嵌入式接口通识知识之MIPI接口

1.1 基础概念

MIPI的全称是Mobile Industry Processor Interface，译为移动工业处理器接口。它是一种针对移动设备的接口标准，旨在提供高效的通信和连接方式，以支持移动设备的多种功能。MIPI是一套协议或标准，使用最多的是摄像头接口MIPI CSI和显示接口MIPI DSI，以下就以这两个接口做重点介绍。

DSI的全称是Display Serial Interface，译为显示串行接口，基于MIPI协议而产生，兼容DPI(显示像素接口，Display Pixel Interface)、DBI(显示总线接口，Display Bus Interface)和DCS(显示命令集，Display Command Set)。

CSI的全称是Camera Serial Interface，译为摄像头串行接口，旨在为高清摄像头和应用处理器之间提供一个高速的串行接口。

1.2 工作原理

MIPI DSI的接口示意图大致如下图所示：

MIPI DSI 以串行的方式发送指令或者图像信息给外设（即液晶，通常来说是液晶IC），也可以外设中读取状态信息，以独立的通信协议，包括数据包格式和纠错检错机制进行数据传输。

MIPI?DSI具备高速模式和低速模式两种工作模式，高速模式对应视频信号的传输，设定分辨率下的60FPS的视频数据传输，而低速模式则是完成数据传输前的相关准备。

MIPI DSI的全部数据通道（1~4组数据通道，即上图中的Data信号线）都可以用于单向的高速传输，这里说明的全部数据通道1~4组是指通道数可以有不同的定义，可在124通道数中选择。同时MIPI DSI只有第一个数据通道才可用于低速双向传输，其原因为MIPI信号使用通道数可选，低速双向传输的信息仅用一个通道就可以完成功能，所以这个通道顺理成章的给到了第一个通道，其在MIPI信号线配置中肯定存在，其地位是不可撼动的，不像其他通道是可有可无的。当对屏幕的初始化信息交互完成后，所有的Data通道进入高速的单向传输模式，输出视频数据信号。而以上交互过程中时钟通道贯彻始终。

数据运输过程中要遵守DSI协议，DSI协议是一个基于数据包传送的通信协议，主机端和显示模块之间传送的命令和数据基本上都以数据包格式进行。DSI所定义的数据包有两种：端数据包(short packet)和长数据包(long packet)。如下图所示。

短数据包主要用于传输命令、读写寄存器。

长数据包主要用用于传输大量图象数据或部分控制命令。 长度为6~65541字节，包括4byte数据包头、0~65535byte有效数据、2byte数据包尾。短数据包长度为4byte，只有数据包头。发送数据的时候，主机的协议层将根据协议进行打包，并生成ECC和CRC添加到数据包里面。相反的，从机的协议层负责把接收到的数据包根据ECC和CRC对数据包进行纠错，并且把有用数据提取出来送到应用层。

MIPI CSI的接口目前使用的主要协议是CSI-2，CSI-2规范定义了发射器和接收器之间的标准数据传输和控制接口。

第一种选项，在本规范中称为“D-PHY物理层选项”，是一种单向差分接口，具有一个2线时钟通道和一个或多个2线数据通道。

第二种高速数据传输接口选项，在本规范中称为“C-PHY物理层选项”，包括一个或多个单向3线串行数据通道，每个通道都有其嵌入的时钟。

目前使用最多的还是D-PHY传输数据，D-PHY是一种差分接口，设计用于移动设备中的高速数据传输。它是CSI-2和DSI协议的常用物理层。D-PHY具有以下特点：

单向差分信号：如上图所示，由数据信号线和时钟通道构成，D-PHY采用单向差分信号传输，具有一个2线的时钟通道（Clock Lane）和一个或多个2线的数据通道（Data Lanes）。每个数据通道包含一对差分信号线（DP和DN）。

数据速率：D-PHY支持较高的数据传输速率，通常在每通道1 Gbps到4.5 Gbps之间。多通道并行使用可以进一步提高总带宽。

低功耗：D-PHY设计注重功耗优化，支持低功耗状态和高速状态之间的快速切换。

易于实现：D-PHY的实现相对简单，常用于智能手机、平板电脑和其他需要高速数据传输的移动设备中。

典型应用：D-PHY广泛应用于摄像头传感器（MIPI CSI-2）和显示屏接口（MIPI DSI）。