对于MIPI系列之“D-PHY”的性能分析和介绍以及应用.docx

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1、对于MIP1系列之“D-PHY”的性能分析和介绍以及应用本篇主要介绍MI旦物理层规范中的D-PHY,主要包括D-PHY的架构、操作模式、电气特性等。MIPID-PHY将百万像素摄像头和高分辨率显示器连接到应用处理餐。它是一个时钟驱动的同步链路，可提供高噪声容限和高抖动容限。MIPID-PHY还提供高速和低功耗模式之间的低延迟转换。由于其灵活，高速，低功耗和低成本的特性，MIPID-PHY是智能手机中用于相机和显示器的主流PHY。它也可以应用于许多其他地方，例如汽车摄像头传感系统，防撞雷达，车载信息娱乐系统和仪表盘显示器。由于链路收发蛰的主从关系，链路的操作和可用数据速率是不对称的。非对称设计显

2、著降低了链路的复杂性，并且非常适合于具有一个主要数据传输方向的显示器用例。支持双向和半双工操作。1、D-PHY架构D-PHY的最初版本的设计目标是500MbitSs,而D是罗马数字（拉丁文数字）中500oD-PHY采用1对源同步的差分时钟和14对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用DDR方式,即在时钟的上下边沿都有数据传输。D-PHY的物理层支持HS（HighSpeed）和1P（1owPower）两种工作模式。HS模式下采用低压差分信号，功耗较大，但是可以传输很高的数据速率（数据速率为80M2.Kbps）,采用源同步的传输方式，由主机（Master）设备向从机（SIaVe）设备提供DDR时钟

3、；1P模式下采用单端信号（12V1VCMOS信号），数据速率很低（IOMbps）,但是相应的功耗也很低，用于传输初始化控制信号。两种模式的结合保证了M1P1总线在需要传输大量数据（如图像）时可以高速传输，而在不需要大数据量传输时又能够减少功耗。无论是HS模式还是1P模式，都采用1SBfirst,MSBIaSt的传输方式。在1P模式下，只用Ianeo实现双向数据传输，时钟是使用数据Dp和Dn的EXQ1恢复的。链路层的模式分为：COmmanCI模式和VideO模式。链路层选择COmmand模式时，物理层可以为HS模式，也可以为1P模式；链路层选择Vic1eo模式时，物理层只能选择HS模式。一个通用

4、的1ane中包含1P-TX、1P-RXHSTX、HS-RX和1PYD模块，所有收发模块均共用同一对差分线Dp,Dn（在1P模式下，为两根单独的信号线）。整个1ane通过PP1接口（PHYProtoco1Interface）与系统的其他部分连接。其中，1P-CD模块仅在存在于需要双向通值（Bidirectiona1）的系统中，对于不需要双向通信（UnidireCtionaI）的系统，如CS1协议,则不需要1P-CD模块。显然，在UnidireCtiOnaI系统中，主机（一般固定为TranSmit拄r）则不需要RX模块，从机（一般固定为ReCeiVer）则不需要TX模块。在藕双向通信的系统中，如亚

5、1（当然，在特定的系统中，DS1也可以是UnidireCtionaI的），一般只需要一个Data1ane具有双向收发的能力，其他的Data1ane和CIOCk1ane则可以根据实际需求，去除RX或者TX模块。需要注意的是，即使在UnidireCtiOna1的系统中，C1OCk1ane也不需要反向传输，即当从机向主机发送数据时（反向传输），此时的DDR时钟仍然是由主机提供（HS模式下，1P模式下则不需要时钟）。在1P模式下（包括Contro1Mode和EscapeMode）,采用的是Spaced-One-HotCOCIing机制。在该机制下，时钟可以从传输的数据中得以体现（时钟恢复），因此不需要

6、传输时钟。此时，用户可以根据实际需求，设置C1oCk1ane继续运行或者关闭以降低功耗。常见的1PDT模式（1ow-PowerDataTransmission）和U1PS模式（U1tra-1owPowerState）都是ESCaPeMOde的一种。D-PHY中一共有三种1aneUnidirectiona1C1ock1aneUnidirectiona1Data1ane以及Bi-directiona1Data1ane0需要注意的是，D-PHY的Bidirectiona1通信是一种半双工的双向通信模式，同时，反向传输的速度只有正向传输的1/4。2、操作模式及转换一个典型的HS传输过程的序列为：1PT

7、1f1P-O1f1P-OOfHSf1P-11；转向(TurnAround)的序列为：1P-11f1P-10-1P-001P-101P-00；EscapeMOde传输过程的序列为：1PTIf1PTO-1P-00-1P-01-1P-00；2.1、High-SpeedDataTransmissionStart-Of-Transmission的流程如下表所示：End-of-Transmission的流程如下表所示：HSDataTransmissionBurst的流程如下所示：2.2、Bi-directiona1Data1aneTurnaroundTurnaround的流程如下所示:当通道没有进入dri

8、verover1ap阶段之前，如果通道上有STOP状态出现，反转过程可以被打断，当1ane已经完成了driverover1ap,通道已经完成了反转，此时再有STOP状态也不能打断turnaround过程。2.3、EscapeMode1PEscapeMOde特性如下:Doesnotdependonc1ock1aneMaximumdatarate10Mbit/s1owpowerdatatransferU1tra1owpowermode4remotetriggers2reservedfunctions8-out-of-256codesse1ectedformaximumrobustnessIncas

9、eofcodemismatcheverythingisignoredti11nextStopstate当检测到1P-111P-101P-OO1P-011P-OO序列的最后一个1P-OO时，就进入了Escape模式。进入ESCaPe模式后，DataIane上发送的数据都经过了SPaCed-One-hot编码,每个有效的位置(Mark)后都跟着一个SPaCc。只有STOP之前的最后一个Mark1才不需要跟随一个Space0当线上检测到第二个1Poo(bridge)状态后，通道进入ESCaPeMOde,标志当前状态为SPaCeState,在BridgC状态之前，线上检测到任何1PII状态都会导致通道

10、尝试进入Escape模式的努力失败，通道重新返回STOP状态。由于SPaCe-One-hot编码的特性,PHY不需要C1OCk1ane来进行解码,如果电路特性满足要求，使用D+和D-就可以恢复出ESCaPeMOde下的C1oCk信号。由于D+和D-上的Mark是差分的(即D+为Marko的时候，D-上一定是Mark1状态)，只需要把D+和D-简单叠加即可还原出C1K波形。Data1ane进入Escape模式后，发送方需要发送一个8bit的模式选择命令来表明请求的类型，下表是模式选择命令的具体对应关系：1PDT模式是ESCaPe模式的一种，可以进行低速的数据传输，其数据编码仍然是采用SPaCee

11、Hme-hot方式。需要注意的是，1PDT模式有PaUSe模式，在此模式下，传输可以暂停。如上图红线框出的区域。负载(Pay1OM)是一次数据传输中，实际有效传输的内容数目，最小单位为字节。在传输过程中，为了确保Burst传输的正确性，需要在有效数据的前后添加一些辅助头和辅助尾。MIPI协议没有对Pay1oad的最大值作出规定，但是考虑到Pay1oad太小会降低传输效率，太大的话由于误码率的影响会导致频繁的重传，需要使用者权衡出一个比较合适的Pay1oad值。3、电气特性D-PHY两种工作模式的硬件信号不一样，HS模式为1vDS信号，1P模式为1VCMOS信号，其信号电平如下所示：以上就是针对D-PHY的硬件架构、操作模式、模式转换、电气特性等的简单介绍，详细可参考MIPID-PHYsmv2.1,28-Ma12017,其中有详细介绍。