序列通訊層MIPI D PHY RX詳細解讀

2021-09-19 11:37:59 字數 3553 閱讀 4878

隨著計算機網路化和微機分級分布式應用系統的發展,通訊的功能越來越重要。通訊是指計算機與外界的資訊傳輸,既包括計算機與計算機之間的傳輸,也包括計算機與外部裝置,如終端、印表機和磁碟等裝置之間的傳輸。在通訊領域內,資料通訊中按每次傳送的資料位數,通訊方式可分為:並行通訊和序列通訊。

序列通訊

是指使用一條資料線,將資料一位一位地依次傳輸,每一位資料佔據乙個固定的時間長度。其只需要少數幾條線就可以在系統間交換資訊,特別適用於計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通訊。串列埠通訊時,傳送和接收到的每乙個字元實際上都是一次一位的傳送的,每一位為1或者為0。

mipi

d『phy是一種物理上的序列通訊

層,用於連線應用處理器與顯示器或照相機,作為物理層,它具有諸多方面的優勢。

mipi

(移動行業處理器介面)聯盟是乙個非贏利組織,致力於建立移動裝置中的軟硬體介面標準。它的願景是為移動和受移動影響的產品開發全球最全面的介面規範集,從而最大程度地提高設計復用率、驅動創新、縮短產品上市時間,並有助於提高各家公司推出的產品間的互操作性。

手機中照相機和顯示器與應用處理器的連線框圖

mipi

d』phy是一種物理性序列資料通訊層,上面執行著像csi(照相機序列介面)和dsi(顯示器序列介面)這樣的協議。它在物理上連線著相機感測器和應用處理器(針對csi)以及應用處理器和顯示器(針對dsi),如上圖所示。

d『phy是一種高速、低功耗的源同步物理層,由於採用了高功效設計,因此非常適合功耗大的電池供電裝置使用。它裡面同時包含了有助於實現高功效的高速模組和低功耗模組。載荷資料(影象資料)使用高速模組,控制和狀態資訊的傳送(在照相機/顯示器和應用處理器之間)使用的是低功耗模組(利用低頻訊號)。它具有在單個資料報脈衝中傳送高速和低功耗資料的特殊能力。低功耗模組有助於節省功耗,高速模組則有助於實現高畫質晰度**質量資料訊號要求的較高頻寬。

為了滿足高畫質質量影象的高頻寬要求,mipi d『phy包含有乙個時鐘

通道和數量可設定(最多4個通道)的資料通道。通過增加資料通道數量就可以達到增加頻寬的目的。通過增加通道數量,同樣數量的資料在多個通道上傳輸可以花更短的時間。mipi d』phy使用正向源同步時鐘

,d『phy接收器的所有資料通道都用這個時鐘

捕獲高速資料訊號。

通用的d』phy通道

為了同時滿足低功耗和高速度要求,通用型d『phy ip(如上圖所示)的每個資料通道由低功耗傳送器(lp-tx)、高速傳送器(hs-tx)、用於傳送mipi d』phy特殊圖案的串化器組成,接收側由低功耗接收器(lprx)、高速接收器(hs-rx)、解串器和用於接收這些mipi d『phy特殊資料訊號的低功耗競爭檢測器(lp-cd)組成。

時鐘通道由低功耗傳送器(lp-tx)、用於傳送mipi d』phy特殊時鐘通道圖案的高速傳送器(hs-tx)組成,接收側由低功耗接收器(lp rx)、高速接收器(hs-rx)和用於接收這些mipi d『phy特殊時鐘訊號的低功耗競爭檢測器(lp-cd)組成。

接收器的每個資料通道(或時鐘通道)通過兩根導線dp和dn (或clkp和clkn)連線到傳送器。高速和低功耗資料傳輸都在這兩根連線著這兩大通訊模組的導線上進行。

低功耗模組是一種未端接的模組,工作在單端方式,使用1.2v的邏輯電壓。用於提供控制和狀態資訊的低功耗訊號的資料速率不到10mbps。

高速模組工作在差分方式。它們使用低電壓擺幅的載荷資料訊號傳送資訊(高速訊號——dp–dn——的典型差分輸出擺幅是200mv)。這種模組通常在裸片上有端接,在dp和dn之間,其典型值為100ω。

d』phy的工作原理以及相機輸出到mipi d『phy接收器之間的資料流動

相機感測器捕獲的影象資料經mipi傳送器處理後在多個資料通道上傳輸。用於資料傳輸的資料通道數量是可配置的。

傳送器根據用於資料傳輸的資料通道數量對影象資料加以組織。然後傳送器對每個通道上的資料進行序列化,並發給相應的接收通道。

舉例來說,如果用了兩個通道,那麼載荷資料的第乙個位元組在資料通道0上傳送,第二個位元組在資料通道1上傳送。同樣在接收側,來自每個資料通道的序列資料在d』phy的每個接收通道中使用的解串器幫助下轉換為位元組格式。然後由csi控制器將來自每個通道解串後的位元組合併到一起。

在每個高速載荷資料脈衝出現在每個通道上之前,傳送的d『phy都會插入乙個同步序列(00011101),如下圖所示。這個同步序列被接收d』phy的資料通道用來建立與高速載荷資料的同步。只有當同步訊號被接收d『phy正確解碼時,載荷資料才會**給mipi csi 2控制器,完成對資料的進一步處理。

傳送圖案中的同步序列

作為d』phy初始化的一部分,最初所有通道保持在lp11狀態(1.2v電平)一段特定的時間。這個lp11狀態也被稱為停止狀態。在這之後,為了傳送影象資料,傳送器會向接收器傳送乙個特定的序列,使接收器通道從低功耗模式進入高速模式。高速進入序列包含在接收器通道上驅動lp11-》lp01-》lp00 (lp-》hs轉換),如下圖所示。在成功接收這個序列後,高速接收器模組啟用其終端接收高速差分資料。

現在高速接收器終端變成啟用狀態,接收器開始接收來自傳送器的高速資料。然而,在經過lp-》hs轉換後,傳送器會在一段特定時間內傳送hs zeros (v(dn)》v(dp)),用於確保在任何載荷資料被傳送前接收器被正確地啟用。

一旦接收器被啟用,高速接收器會持續地接收資料,直到在它的通道上遇到lp11狀態。lp11狀態會將資料通道從高速模式帶回到低功耗模式。

資料通道上的高速脈衝描述了lp到hs的轉換以及hs zero

通過d『phy資料通道傳送的載荷資料採用的是資料報的格式。它可以是長的資料報,也可以是短的資料報。長資料報包含32位的包頭、有效載荷資料和16位的資料報腳注。短資料報只包含32位的包頭。

在每次高速脈衝串過後資料通道都會進入lp11狀態。單個高速脈衝代表對應於一幅影象水平線上的資料,而高速脈衝之間的lp11狀態代表消隱期間。因為低功耗命令要求訊號以較低的頻率傳送,因此d』phy在低功耗和高速模式之間的這種間歇運動有助於降低總的功耗。

當沒有資料需要傳輸時,所有通道都保持在ulps狀態(超低功耗模式)。這是一種特別的低功耗模式,有助於進一步降低功耗。ulps狀態是通過特定的低功耗模式進入的。一旦處於ulps狀態,所有通道都被驅動到低電平(0v)。時鐘通道和資料通道的ulps進入模式是不同的。

來自傳送器的高速載荷資料在高速差分時鐘(ddr時鐘)的兩個邊沿傳送,如下圖所示。傳送器傳送的高速差分時鐘和資料在相位上差90度,資料先傳送。時鐘和資料之間的這種時序關係有助於實現接收器資料通道對建立和保持時間的要求。

時鐘和資料之間的時序關係

作為物理序列通訊層的mipi d『phy具有低功耗工作的特性,因此對今天功耗較大的移動應用以及與移動有關的應用來說吸引力越來越大。

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常用的rs232 rs485以及rs422協議,都屬於介面協議 多數為美國協會或組織制定 即硬體層普遍認可的一種協議。其中協議規定的0和1的電平,rs232是 3v 15v表示低電平,3v 15v表示高電平 rs485和rs422是 2v 6v表示低電平,2v 6v表示高電平。而我們最熟悉的ttl電...

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