视频基本原理 -视频接口之 - MIPI接口(一)

前面简单介绍了LVDS接口，下面我们学习一下 MIPI 接口。MIPI是Mobile Industry Processor Interface（移动行业处理器接口）的缩写。...



前面简单介绍了LVDS接口，下面我们学习一下 MIPI 接口,MIPI是MobileIndustry Processor Interface（移动行业处理器接口）的缩写。MIPI（移动产业处理器接口）是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和一个接口规范。。

随着移动手持设备，特别是智能手机的快速发展，客户要求手机摄像头像素越来越高，同时要求高的传输速度，因此传统的并口（TTL接口）传输越来越受到挑战。提高并口传输的输出时钟是一个办法，但会导致系统的EMC设计变得越来越困难。增加传输线的位数是另一个方法，但是这又不符合设备小型化的趋势。而采用新的MIPI接口的摄像头模组，相较于并口具有速度快、传输数据量大、功耗低、抗干扰好的优点，所以越来越受到客户的青睐并在迅速增长。

例如一款同时具备MIPI和并口传输的8M的摄像头模组，8位并口传输时需要至少11根的传输线，高达96M的输出时钟才能达到12FPS（Frames Per Second）的全像素输出。而采用MIPI接口则仅需要2个通道，6根传输线就可以达到相同的分辨率输出。在全像素下，达到12FPS的帧率，且消耗电流会比并口传输低大概20mA。

MIPI联盟，即移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI）联盟，是2003年由ARM,Nokia, ST ,TI等公司成立的一个联盟，目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。MIPI联盟下面有不同的工作组（WorkGroup），分别定义了一系列的手机内部接口标准，比如摄像头接口CSI(Camera Serial Interface)、显示接口DSI(Display Serial Interface)、射频接口DigRF、麦克风 /喇叭接口SLIMbus等。统一接口标准的好处是手机厂商根据需要可以从市面上灵活选择不同的芯片和模组，更改设计和功能时更加快捷方便。下图是早期按照MIPI规范指导下规划的智能手机的内部架构。



下面是已经完成和正在计划中的MIPI规范详细内容：



有一点很重要，MIPI并不是一个单一的接口或协议，而是包含了一套协议和标准，以满足各种子系统独特的要求。传统接口一般都与多个物理层相关，与此不同的是，MIPI接口只在需要时连接到D-PHY或者M-PHY这两个物理层之上。



MIPI的CSI-2和DSI标准已经存在多年，但在过去几年中，我们看到移动设备厂商开始更积极采用CSI-2和DSI， CSI-2和DSI这两个标准都指定使用D-PHY为其物理层。

目前发布的CSI-2和DSI都要求最多不超过6路信号，信号数的多少则取决于设计者使用的线路数。另外CSI-2和DSI共享一个名为D-PHY的通用物理层接口，这样设计是为了提高速率、降低功耗和EMI。

特别要注意用于连接D-PHY和高层协议的物理层协议接口(PPI)的连接方式。不同的系统处理多任务会采用不同的方式，这点很重要。拿摄像头传感器来说，一些传感器是直接把未经处理的数据传给应用处理器/SoC，让它来完成后期的处理；而有些传感器则是先进行数据的预处理然后把处理后的结果传给应用处理器/SoC。CSI-2可以处理诸如此类的各种不同情况。并且，虽然CSI-2和DSI都是串行方式传递数据，但他们都保存着与数据流相关的实时信息。例如DSI会包含类似V-Sync和H-Sync信息的事件数据。

另外我们可以看到其他两个MIPI标准是SLIMbus(串行低功耗芯片间媒介总线)和HSI(高速同步串行接口)。SLIMbus是一个低功耗、低速率外围总线，它支持多路时钟/采样率，用于处理控制信号和音频通道等。它可以直接取代现有的I2C和I2S接口，且与这两者的组合使用相比，SLIMbus能提供更多功能并降低功耗。而HSI则是为SLIMbus和CSI-2、DSI接口之间提供中级带宽能力的通用接口。

前面已经讨论过了，原先的MIPI物理层是D-PHY，但在行业中已经开始向名为M-PHY的下一代物理层过渡。这两个物理层要么提供高速信号，要么提供低功耗信号。M-PHY使用更少的引脚，但是能提供更多的选择和更灵活快速的信号传输，传输速率可达6GB/Sec。与CSI-2和DSI在D-PHY层之上的概念一样，各种高层协议共享M-PHY。

统一协议(UniPro)规范为移动设备等消费电子产品内部设备和元器件之间的互联定义了一个分层协议，它适用于包括应用处理器、协处理器、调制解调器等器件以及像控制信号、批量数据传输、打包流等数据传输。

UFS(UniversalFlash Storage)接口为移动设备中的非易失性存储器(NVM)提供一个简单的标准接口，是一个JEDEC标准中的低层协议，它使用MIPI标准作为子集。

CSI-3和DSI-2协议分别是CSI-2和DSI协议的下一代版本。新版本将支持更高的带宽和分辨率，以适用于3D摄像机和3D显示器等新兴应用产品。

LLI(LowLatency Interface)接口提供芯片间低延时通信，而高速低功耗DigRFv4接口则用于应用处理器/SoC和基带IC、基带IC和RF IC之间的连接。另外，SSIC(SuperSpeedInterChip)规范正在开发中，它由USB 3.0开发组和MIPI联盟一同开发，目的是将高速USB 3.0引入芯片内部通信中，且只需更少的引脚和更低功耗，并允许使用现有的USB驱动。

在2013年， MIPI联盟发布了新的8个规范：



下图是最新的MIPI系统框图。MIPI联盟提供了芯片与芯片之间，以及芯片和外围设备之间的通讯接口。



如上所述，因为MIPI是一个比较新的标准，其规范也在不断修改和改进，目前比较成熟的MIPI接口应用有DSI(显示接口)和CSI（摄像头接口），以及基带和射频间的DigRF接口。



而MIPICSI-2 (Camera) and MIPI DSI (Display)则是目前业界使用最广的两个MIPI接口标准，而这也是和视频传输相关的标准，所以后面我们会就针对这两个标准做进一步的介绍。

关于视频接口的基础知识，可以参考前文：

“视频基本原理 -视频接口综述”，

“视频基本原理 -视频接口之- CVBS接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- S-Video 接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- 模拟分量接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- VGA接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- SCART接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- SDI接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- DVI接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- HDMI接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- DP接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- MHL接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- FP-LINK接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- LVDS接口”。

关于AD转换电路的基本知识， 可以点击文末左下角阅读原文链接阅读。

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