硬件接口之MIPI
硬件接口之MIPI
前言
MIPI是什么，是屏幕，还是硬件接口，还是信号？
MIPI不是屏幕或单独的硬件接口，而是一套接口标准，涵盖了用于不同类型的数据传输和设备连接的多种规范。通过这些标准，MIPI提供了高效、可靠的数据传输方案，广泛应用于现代移动设备和电子产品中。
MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是一种标准化的硬件接口规范，广泛用于移动设备中以实现高速数据传输。MIPI规范包括多个接口标准，用于不同类型的数据传输和信号传递。下面是MIPI的主要特点和应用：
1、MIPI的定义和作用
MIPI是由MIPI联盟（Mobile Industry Processor Interface Alliance）制定的一系列标准的集合。MIPI联盟是一个由多家公司组成的组织，旨在为移动设备提供高效的接口解决方案。
2、MIPI的组成
MIPI包含了多个接口规范，每种规范都有其特定的用途：
MIPI DSI（Display Serial Interface）：用于连接显示屏和处理器，提供高带宽的串行数据传输，主要用于手机、平板电脑等移动设备的显示屏。
MIPI CSI（Camera Serial Interface）：用于连接摄像头模块和处理器，支持高带宽的数据传输，常用于移动设备的摄像头。
MIPI C-PHY 和 D-PHY：这两种物理层接口标准定义了数据传输的物理层，支持高速的数据传输，D-PHY主要用于DSI和CSI接口，C-PHY则用于更高带宽的应用。
MIPI I3C（Improved Inter-Integrated Circuit）：用于低速的控制和通信，取代传统的I2C接口，提供更高的带宽和更低的功耗。
3、MIPI的应用
显示屏：MIPI DSI用于将显示屏连接到处理器，确保高质量的图像传输。
摄像头模块：MIPI CSI用于将摄像头模块连接到处理器，实现高分辨率视频采集。
传感器和其他外围设备：MIPI I3C用于连接各种传感器和低速外设。
4、总结
MIPI不是屏幕或单独的硬件接口，而是一套接口标准，涵盖了用于不同类型的数据传输和设备连接的多种规范。通过这些标准，MIPI提供了高效、可靠的数据传输方案，广泛应用于现代移动设备和电子产品中。
摘要
MIPI接口是一种串行通信接口，常用于移动设备和嵌入式系统，以高性能、低功耗和低成本著称。MIPI CSI接口处理摄像头图像传输，而MIPI DSI接口则涉及触摸屏输入和视频信号。MIPI接口支持多种数据编码格式，如RGB、YUV和RAW，并有多种电源管理模式以节约能源。它在智能手机、平板电脑、数字相机等多个领域有广泛应用。
MIPI简介
MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是一种串行通信接口，主要用于移动设备和嵌入式系统中。该接口由MIPI联盟（MIPI Alliance）开发，成员包括业界领先的半导体、移动设备和其他公司。MIPI接口是一种高性能、低功耗、低成本的接口，已经成为移动设备和嵌入式系统中的主要接口之一。
MIPI定义
MIPI联盟定义了一套接口标准，把移动设备内部的接口如摄像头、显示屏、基带、射频接口等标准化，从而增加设计灵活性，同时降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。
MIPI原理
MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是一种专为移动设备和嵌入式系统设计的串行通信接口，由MIPI联盟（MIPI Alliance）开发，成员包括业界领先的半导体、移动设备和其他公司。MIPI接口是一种高性能、低功耗、低成本的接口，已经成为移动设备和嵌入式系统中的主要接口之一。本文将详细介绍MIPI接口的原理，包括其通信方式、传输速率、数据编码格式、低功耗特性、多路复用和电源管理等方面。
MIPI接口的通信方式
MIPI接口的通信方式是使用串行通信传输数据。这种方式可以大大减少数据传输时的线路数量，从而使系统更加简单和可靠。MIPI接口使用的是差分信号传输，即每个信号都有一个相反的信号与之对应，这种方式可以有效地抵消噪声和干扰。MIPI接口的通信方式还支持多路复用，多个设备可以共享同一个接口，从而节省系统成本和空间。
MIPI接口的传输速率
MIPI接口的传输速率通常在几百Mbps到几Gbps之间，这使得它可以支持高清视频和高质量音频的传输。MIPI接口的传输速率取决于其使用的物理层协议，MIPI联盟定义了多种物理层协议，包括MIPI
D-PHY、MIPI C-PHY和MIPI M-PHY等。MIPI
D-PHY是一种低功耗、低成本的物理层协议，支持最高1.5Gbps的传输速率；MIPI
C-PHY是一种高带宽、低功耗的物理层协议，支持最高6Gbps的传输速率；MIPI
M-PHY是一种高性能、高可靠性的物理层协议，支持最高11.6Gbps的传输速率。
MIPI接口的数据编码格式
MIPI接口支持不同的数据编码格式，包括RGB、YUV和RAW等。RGB是一种常见的色彩编码格式，用于表示红、绿、蓝三原色；YUV是一种亮度和色度分离的编码格式，可以有效地压缩数据量，从而节省带宽和存储空间；RAW是一种未经压缩的原始数据格式，可以提供最高质量的图像数据。MIPI接口还支持不同的数据位宽，包括8位、10位和12位等，可以满足不同的应用需求。
MIPI接口的低功耗特性
MIPI接口具有低功耗的特点，可以通过降低传输速率和电压来降低功耗。MIPI接口还支持多种电源管理模式，可以在设备不使用时自动进入低功耗模式，从而延长电池寿命。MIPI联盟定义了多种电源管理协议，包括MIPI
SLIMbus和MIPI System Power Management Interface（SPMI）等。MIPI
SLIMbus是一种用于音频、触摸屏和其他低速数据传输的电源管理协议，支持多种电源管理模式，如快速启动、睡眠模式和完全关闭等；MIPI
SPMI是一种用于处理器和其他系统组件的电源管理协议，支持多种电源管理模式，如节能模式、快速启动和睡眠模式等。
MIPI接口的多路复用和电源管理
MIPI接口的多路复用功能可以让多个设备共享同一个接口，从而节省系统成本和空间。MIPI接口的电源管理功能可以让系统在不使用时自动进入低功耗模式，从而延长电池寿命。MIPI联盟还定义了一些用于多路复用和电源管理的协议，如MIPI
RFFE、MIPI HSI和MIPI UniPro等。MIPI
RFFE是一种用于多路复用的协议，支持多达16个设备共享同一个接口；MIPI
HSI是一种用于高速数据传输的协议，支持多达4个设备共享同一个接口；MIPI
UniPro是一种用于多种数据传输的协议，支持多达8个设备共享同一个接口。
MIPI接口的应用
MIPI接口在移动设备和嵌入式系统中得到了广泛应用，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数字相机、车载娱乐系统等。MIPI接口可以用于传输摄像头图像、触摸屏输入、音频和视频传输等。此外，MIPI接口还可以与其他接口协同工作，如USB、HDMI和DisplayPort等。MIPI接口的应用场景包括：
摄像头图像传输
MIPI CSI（Camera Serial Interface）接口是移动设备中摄像头传输的主要接口之一。摄像头通常使用MIPI
CSI接口来传输图像数据。MIPI CSI接口支持多种数据编码格式，包括YUV、RGB和RAW等。MIPI
CSI接口可以用于传输前置摄像头和后置摄像头的图像数据，支持高清视频和高质量音频的传输。MIPI
CSI接口还支持多路复用和电源管理，可以让多个设备共享同一个接口，从而节省系统成本和空间。
触摸屏输入传输
MIPI DSI（Display Serial Interface）接口可以用于传输触摸屏输入信号和视频信号。触摸屏通常使用MIPI
DSI接口来传输触摸屏输入信号。MIPI DSI接口还可以同时传输视频信号和触摸屏输入信号，从而节省系统成本和空间。MIPI
DSI接口支持多种数据编码格式，包括RGB、YUV和RAW等。MIPI
DSI接口还支持多路复用和电源管理，可以让多个设备共享同一个接口，从而节省系统成本和空间。
音频和视频传输
MIPI接口可以用于传输音频和视频信号，支持高清视频和高质量音频的传输。MIPI接口支持多种数据编码格式，包括RGB、YUV和RAW等。MIPI接口还可以与其他接口协同工作，如USB、HDMI和DisplayPort等，从而扩展其应用场景。
MIPI特点
- 高速：1Gbps/Lane，4Gbps吞吐量
- 低功耗：200mV差分摆幅，200mv共模电压
- 噪声抑制
- 更少的pin，PCB layout更方便
MIPI接口的主要特性包括：
串行通信传输数据
支持多路复用
传输速率高
支持不同的数据编码格式
低功耗
支持多种电源管理模式
MIPI应用
MIPI接口在移动设备和嵌入式系统中得到了广泛应用，包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数字相机、车载娱乐系统等。MIPI接口可以用于传输摄像头图像、触摸屏输入、音频和视频传输等。此外，MIPI接口还可以与其他接口协同工作，如USB、HDMI和DisplayPort等。
MIPI CSI接口的应用
MIPI CSI（Camera Serial Interface）接口是移动设备中摄像头传输的主要接口之一。摄像头通常使用MIPI CSI接口来传输图像数据。MIPI CSI接口支持多种数据编码格式，包括YUV、RGB和RAW等。
以下是MIPI CSI接口的示例代码：
// 初始化MIPI CSI接口
mipi_csi_init();
// 配置MIPI CSI接口
mipi_csi_config(1280, 720, MIPI_CSI_YUV);
// 传输图像数据
mipi_csi_transfer(image_data);
应用1：智能手机摄像头
MIPI CSI接口最常见的应用就是智能手机中的摄像头传输。智能手机通常包括前置摄像头和后置摄像头，这些摄像头都使用MIPI CSI接口来传输图像数据。MIPI CSI接口支持多种数据编码格式，包括YUV、RGB和RAW等，可以传输高清视频和高质量音频。
应用2：平板电脑摄像头
与智能手机类似，平板电脑中的摄像头也使用MIPI CSI接口来传输图像数据。平板电脑通常比智能手机的屏幕更大，因此需要更高分辨率的图像数据。MIPI CSI接口可以满足这种需求，支持高分辨率图像数据的传输。
应用3：数字相机
MIPI CSI接口也可以用于数字相机中的摄像头传输。数字相机通常需要更高质量的图像数据，MIPI CSI接口的高带宽和高质量可以满足这种需求。数字相机还可以使用MIPI CSI接口来传输音频数据，以支持录制视频时的声音。
应用4：车载娱乐系统
MIPI CSI接口还可以用于车载娱乐系统中的摄像头传输。车载娱乐系统通常需要高清视频和高质量音频的传输，MIPI CSI接口可以满足这种需求。车载娱乐系统还可以使用MIPI CSI接口来传输其他图像数据，如车内监控摄像头的图像数据。
应用5：机器视觉
MIPI CSI接口还可以用于机器视觉应用中的摄像头传输。机器视觉应用通常需要更高分辨率、更高帧率和更低延迟的图像数据，MIPI CSI接口可以满足这种需求。机器视觉应用还可以使用MIPI CSI接口来传输其他传感器数据，如雷达和激光传感器的数据。
小结
MIPI CSI接口是移动设备中摄像头传输的主要接口之一，可以用于传输摄像头图像数据。MIPI CSI接口支持多种数据编码格式，包括YUV、RGB和RAW等，可以传输高清视频和高质量音频。MIPI CSI接口的应用场景包括智能手机、平板电脑、数字相机、车载娱乐系统和机器视觉等。
MIPI DSI接口的应用
MIPI DSI（Display Serial Interface）接口可以用于传输触摸屏输入信号和视频信号。触摸屏通常使用MIPI DSI接口来传输触摸屏输入信号。MIPI DSI接口还可以同时传输视频信号和触摸屏输入信号，从而节省系统成本和空间。
以下是MIPI DSI接口的示例代码：
// 初始化MIPI DSI接口
mipi_dsi_init();
// 配置MIPI DSI接口
mipi_dsi_config(1280, 720, MIPI_DSI_RGB);
// 传输视频信号和触摸屏输入信号
mipi_dsi_transfer(video_data, touch_data);
应用1：智能手机触摸屏
MIPI DSI接口最常见的应用就是智能手机中的触摸屏输入传输。智能手机通常使用MIPI DSI接口来传输触摸屏输入信号。MIPI DSI接口支持多种数据编码格式，包括RGB、YUV和RAW等，可以传输高清视频和高质量音频。
应用2：平板电脑显示器
与智能手机类似，平板电脑中的显示器也使用MIPI DSI接口来传输图像数据。平板电脑通常比智能手机的屏幕更大，因此需要更高分辨率的图像数据。MIPI DSI接口可以满足这种需求，支持高分辨率图像数据的传输。
应用3：智能手表显示器
MIPI DSI接口还可以用于智能手表中的显示器传输。智能手表通常需要小尺寸、高分辨率和低功耗的显示器，MIPI DSI接口可以满足这种需求。MIPI DSI接口还可以以低功耗的方式传输图像数据，从而延长电池寿命。
应用4：汽车仪表盘显示器
MIPI DSI接口还可以用于汽车仪表盘中的显示器传输。汽车仪表盘通常需要高亮度、高对比度和防眩光的显示器，MIPI DSI接口可以满足这种需求。MIPI DSI接口还可以支持多点触控输入，以实现更丰富的用户交互体验。
应用5：VR/AR眼镜显示器
MIPI DSI接口还可以用于VR/AR眼镜中的显示器传输。VR/AR眼镜通常需要高分辨率、高帧率和低延迟的显示器，以实现更真实的虚拟现实体验。MIPI DSI接口可以满足这种需求，并且可以支持多点触控输入，以实现更丰富的用户交互体验。
小结
MIPI DSI接口是一种用于传输触摸屏输入信号和视频信号的接口，可以用于移动设备和嵌入式系统中的显示器传输。MIPI DSI接口支持多种数据编码格式，包括RGB、YUV和RAW等，可以传输高清视频和高质量音频。MIPI DSI接口的应用场景包括智能手机、平板电脑、智能手表、汽车仪表盘和VR/AR眼镜等。
结论
MIPI接口是一种广泛应用于移动设备和嵌入式系统中的串行通信接口，其原理是使用串行通信传输数据，可以大大减少系统复杂度和成本，同时也提高了系统的可靠性和灵活性。MIPI接口在摄像头图像传输、触摸屏输入和音频和视频传输等方面得到了广泛应用。
分辨率
MIPI-DSI：2048*1536@60fps
MIPI 是专门在高速(数据传输)模式下采用低振幅信号摆幅，针对功率敏感型应用而量身定做的。图2比较了MIPI与其它差分技术的信号摆幅。
由于MIPI是采用差分信号传输的，所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计，关键是需要实现差分阻抗的匹配，MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80-125欧姆。
几种流行的差分摆幅（differential-swing）技术的信号振幅比较
MIPI-DSI模式
Command Mode
对应于并行接口的MIPI-DBI-2，带有Frame Buffer，刷屏基于DCS的Command集的方式，类似于CPU屏。
Video Mode
对应于并行接口的MIPI-DPI-2，刷屏基于时序控制，类似于RGB同步屏
工作方式
command工作方式
使用DCS Long Write Command Packet刷新GRAM。
每帧第一个packet的DCS command为write_memory_start，实现每帧同步
video工作方式
使用sync packet实现时序同步，Pixel packet实现LCD刷屏。空白区域可以为任意，每帧要以LP为结束。
硬件接口
可以看到J17中包含了5组差分信号，即(CSI21_DX0,CSI21_DY0), (CSI21_DX1,CSI21_DY1), (CSI21_DX2,CSI21_DY2), (CSI21_DX3,CSI21_DY3), (CSI21_DX4,CSI21_DY4)。这五组信号来自于主芯片的CSI2-A摄像头接口，如下图所示：
