显示屏接口 --- MIPI-DSI 介绍

协议层和链路层属于MIPI DSI Host范畴,物理层属于D-PHY范畴。

数据流和 lane 的关系

物理层协议

物理层规范了传输介质、电气特性、IO电路、和同步机制。通俗地说,就是指定在MIPI协议的最底层物理层,发送端Tx如何拿到上层编码好的数据、转化成怎样的电信号、并通过多少根/组通道以何种形式发送给接收端Rx等等。

CSI和DSI的物理层由专门的工作组负责制定。在目前公布的协议中有三类基于摄像头的物理层接口,分别是D-PHY、C-PHY和M-PHY。其中最为简单基础、使用最广泛的是D-PHY接口,2009年发布D-PHY 1.0版本。

为了提供更高的接口带宽和更好的通道布局灵活性,CSI-2 v1.3引入了C-PHY接口。C-PHY 1.0是MIPI联盟于2014年9月发布的新物理接口,能够兼容之前的D-PHY v1.2版本。

D-PHY和C-PHY都是串行接口,它们解决了并行的接口的很多问题,比如降低了接口功耗,改善了并行难以扩展的问题。物理层协议除了这两者外还有M-PHY——这是一种高速Serdes接口,异步传输,相较于D-PHY有更少的引脚和更高的信号传输速度,在移动端应用的还没有那么广泛,但在车载领域应用较多,此处暂时不做重点讨论。

MIPI CSI 和 MIPI DSI 都是使用同一个物理层协议 D-PHY。

物理层LANE内部结构

Universal Lane里面有一对高速收发器(HS-TX、HS-RX)、一对低功耗(Low Power)收发器(LP-RX、LP-TX)、低功耗竞争检测器(LP-CD)和 Lane 的控制逻辑组成,其他类型的 lane 都是在这个基础做一定的简化,比如单向数据传输通道就只有接收器或者发送器,再比如时钟 Lane 也是只有接收器或者发送器,时钟也是一种Lane。 

物理层D-PHY速度模式

由于Lane有高速和低功耗两种收发器(数据LANE 1/2/3 只有高速收发器,LANE 0 都有),所以D-PHY的物理层支持HS(High Speed)和LP(Low Power)两种工作模式。 

HS模式LP模式
传输模式 低压差分信号传输 单端信号传输
信号电平 100mV ~ 300mV 0 ~ 1.2V
传输速度 80Mbps ~ 1Gbps(v1.0)或80Mbps ~ 1.5Gbps(v1.1) <10Mbps
功耗

HS高速模式:用于高速传输数据。电压差200mv,电平状态有差分0(P_L, N_H)和差分1(P_H, N_L)两种

LP低功耗模式:用于传输控制信号。电压差1.2v,电平状态有00(P_L, N_L)、01、10、11四种

传输的最小单元为 1 个字节,采用小端的方式及 LSB first,MSB last

HS 发送器发送的数据, LP 接收器看到的都是 LP00

时钟通道和数据通道均可驱动为低速(LP)或高速(HS)模式

HS告诉模式的时钟下降沿和上升沿都采样数据。

 由于 HS 和 LP 有不同的电平状态,

不同的电平状态通过不同的时序组合可以使得LANE进入不同的模式(三种模式之一:High-speed(高速模式)、Control mode(低速模式)、Escape mode(低速模式)),对于CLOCK 和 DATA LANE,它们进入的不同状态又有具体的不同划分(对应上述三种模式的其中部分模式),如下:

CLOCK有三个模式:

低功耗模式LPM (Low Power Mode)
超低功耗模式ULPM(Ultra Low Power Mode)
高速时钟模式HSCM(High Speed Clock Mode)


DATA有三个模式:

Escape Mode
High-Speed Data Transmission
Bus Turnaround Request

 

链路层工作模式

MIPI DSI的链路层有两种工作模式

视频模式(Video mode)

显示数据流通过显示器的 driver IC 直接显示到 LCD 上,为实时数据。为了降低复杂性和成本,仅在Video模式下运行的系统可以使用单向Data Lane。

链路层为video mode时,物理层只能为HS模式。

video 模式在传输时有三种时序控制模式,根据外围设备的要求决定了使用哪种时序控制模式比较合适,这三种模式为:

Non-Burst Mode with Sync Pulses,使外设能够精确地重建原始视频时序,包括同步脉冲宽度

Non-Burst Mode with Sync Events,与上述类似,但不需要精确重建同步脉冲宽度,因此会使用单个 Sync Event

Burst mode,RGB数据传输被压缩,其余时间均为LP11模式,以降低功耗

 

精确的重建时序:就是通过 DSI 传输后的数据,在对端可以精确的还原成 DPI 的时序

 

命令模式(Command mode)

Command模式是指读写显示模块寄存器或RAM的操作。数据先更新到ram中再由ram刷新到lcd上。<1>这种模式需要显示器的driver ic带ram,平台无数据更新时,显示内容就由ram更新到lcd上,节省功耗。<2>1/2 or 1/3 ram(ram大小为一帧的1/2 1/3)可以实现平台较小的数据输入,输出较高分辨率的效果,平台方压缩显示数据,driver IC解压数据并显示到lcd上。

Command模式操作需要一个双向Data Lane。

链路层为command mode时,物理层可以为HS模式,也可以为LP模式。

显示模块初始化配置寄存器,在命令模式。


 

posted @ 2024-04-08 16:52  流水灯  阅读(124)  评论(0编辑  收藏  举报