MIPICSI2协议介绍.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,MIPI CSI-2,D-HPY,协议介绍,主要内容,MIPI,联盟,2,MIPI CSI-2,架构,3,4,协议层,物理层,5,关于串行接口,1,1,、串行接口一般采用差分结构，利用几百,mV,的差分信号，在收发端之间传送数据。串行比并行相比：更节省,PCB,板的布线面积，增强空间利用率；差分信号增强了自身的,EMI,抗干扰能力，同时减少了对其他信号的干扰；低的电压摆幅可以做到更高的速度，更小的功耗；,2,、差分接口传输的是电流信号，在接收端可以通过差分对之间串接适当阻值的电阻，得到电压信号。,一、关于串行接口,1,、,MIPI,（移动行业处理器接口）是,Mobile Industry Processor Interface,的缩写。,MIPI,联盟是一个开放的会员制组织。,2003,年,7,月，由,美国,德州仪器,（,TI,）、,意法半导体,（,ST,）、,英国,ARM,和,芬兰,诺基亚,（,Nokia,）,4,家公司共同成立。,MIPI,联盟旨在推进手机应用处理器接口的,标准化,。,该组织结集了业界老牌的软硬件厂商包括最大的手机芯片厂商,TI,、影音多媒体芯片领导厂商意法、全球手机巨头诺基亚以及处理器内核领导厂商,ARM,、还有手机操作系统鼻祖,Symbian,。随着飞思卡尔、英特尔、三星和爱立信等重量级厂商的加入，,MIPI,也逐渐被国际标准化组织所认可,。,MIPI,发展至今已经有,90,多个会员加入，形成了完整的产业联盟。,目前，,MIPI,联盟的董事成员包括,英特尔,、,摩托罗拉,、,诺基亚,、,恩智浦,、,三星,、,意法半导体,、,德州仪器,。,二、,MIPI,联盟,2,、,该组织下设了：高速多端链接工作小组,(High-Speed Multipoint Link Working Group,，包含基带、应用处理器、相机模组、蓝牙、和,Wi-Fi,之间的高速连接,),、软件工作小组、显示接口工作小组、存储界面以及负责市场的工作小组。,工作组名称和相应规范名称如下：,1,）,Camera,工作组：,*,MIPI Camera Serial Interface 1.0 specification,，,*,Camera Serial Interface 2 v1.0(CSI-2),；,2,）,Device Descriptor Block,工作组：暂无规范；,3,）,DigRF,工作组：,*,DigRF BASEBAND/RF DIGITAL INTERFACE SPECIFICATION Version 1.12,；,4,）,Display,工作组：,*,DBI-2,，,*,DPI-2,，,*,DSI,，,*,DCS,；,5,）高速同步接口工作组：,*,HSI 1.0,；,6,）接口管理框架工作组：暂无规范；,7,）低速多点连接工作组：,*,SLIMbus,；,8,）,NAND,软件工作组：暂无规范；,9,）物理层工作组：,*,D-PHY:MIPI D-PHY Specification v1.00,，,MIPI D-PHY Specification v0.90.00,，,MIPI D-PHY Specification v0.65,，,*,M-PHY,；,10,）软件工作组：暂无规范；,11,）系统电源管理工作组,*SPMI,；,12,）检测与调试工作组：暂无规范；,13,）统一协议工作组：,*UniPro 1 point-to-point,*PIE,5.,发送端结构：,6.,接收端结构：,7.,总体结构：,CSI2,协议层,CSI2,协议层,应用层,应用层,D-PHY,物理层,D-PHY,物理层,板级传输，,连线延时不能超过,2ns!,！,四、协议层,4.1,、字节打包层：,*因为,LLP(Low Level Protocol),层是一个面向字节的，基于包的协议；所以 在,LLP,之前必须进行字节打包；,*针对除了,Raw8,、,JPEG8,等几种数据本身是,8bit,的外，,Raw10,、,YUV422,、,RGB565,、,RGB555,、,RGB444,等都需要特定的数据顺序：,*,YUV422,：,CB0Y0CR0 Y1 CB2Y2CR2 Y3 CB4Y4CR4 ,*,RGB565,：,G4:2,B7:3,R7:3,G7:5 ,*,RGB555,：,G4:3,1B0,B7:3,R7:3,G7:5 ,*,RGB444,：,G4,2B10,B7:4,1B1,R7:4,1B1,G7:5 ,*,Raw10,：,D09:2,D19:2,D29:2 D39:2,D31:0,D21:0,D11:0,D01:0,D49:2,D59:2,D69:2,D79:2,D71:0,D61:0,D51:0,D41:0 .,*,可以看出，对于,Raw10,，需要把,10bit,的数据转换成,8bit,的数据，需要进行时钟域转换，,Raw10,字节打包后的时钟频率,=,打包前的,1.25,倍；,*其他格式的打包前后时钟频率相同,;,4.2,、,LLP(Low Level Protocol),层：,*,LLP,层是一个面向字节的，基于包的协议；它支持任意大小的数据通过短包和长包格式传输。各个包之间由,EOT-LPS-SOT,序列隔开。,*同步短包、数据长包：,.,帧同步短包：每帧图象必须开始于帧开始包,(FRAME START PACKET),，结束于帧结束包（,FRAME END PACKET,）；,.,行同步短包是可选的，对于,RGB,、,YUV,、,RAW,数据格式，每个数据长包里面必须包含一整行图象数据，,接收端利用,WC,解出行同步信号。,用于幁头幁尾、行头行尾、以及数据长包的包头,数据通道数,数据类型,幁头幁尾、行头行尾的,DT,值,用于数据包,*长包格式：一个长包由,32,位（,4Byte,）的包头，,N,字节的数据域，和,16,位的,CRC,构,*短包格式：短包只包含一个,32,位（,4Byte,）包头；,*包头格式：包头由,8,位数据标志符,+16,位计数值,+8,位,ECC,构成；,*数据标志符,DI,：由,2,位虚拟通道号,+6,位数据类型构成，,CSI2,可以通过不同的虚拟通道,号和数据类型来标志不同的数据流，比如,JPEG,数据流中穿插着,YUV,缩略图数据流；,*,16,位计数值,WC,：为长包里面数据域（图像数据）的字节数,N,；,在短包里面的,WC,可以默认是,0,，在有需要的情况下表示是第几帧或,是第几行。,*8,位,ECC,：允许包头中前,24,位（,8,位数据标志符,+16,位计数值）在传输过程中两位出错,被发现、一位错误被纠正；,*,16,位,CRC:16bit,的循环沉余校验码，可以指示收到的该包数据在传输过程中是否出错；,*,每个字节都是低位先传，多字节元素（,16,位计数值、,16,位,CRC,）也是低字节低位先传。,*数据标志符由两位虚拟通道号和,6,位数据类型构成，,.,虚拟通道允许最多四个数据流交叉传输，（比如,JPEG,数据流中穿插着,YUV,缩略图数据流）；,.6,位数据类型允许,8,类,64,种数据类型：,0 x00 0 x07 Synchronization Short Packet Data Types,0 x08 0 x0F Generic Short Packet Data Types,0 x10 0 x17 Generic Long Packet Data Types,0 x18 0 x1F YUV Data,0 x20 0 x27 RGB Data,0 x28 0 x2F RAW Data,0 x30 0 x37 User Defined Byte-based Data,0 x38 0 x3F Reserved,0 x1E,：,YUV422 8-bit,；,0 x20,：,RGB444,；,0 x21,：,RGB555,；,0 x22,：,RGB565,；,0 x2A,:RAW8,；,0 x2B,:RAW10,；,0 x30,:User(,比如,JPEG);,*,8,位,ECC,:,815,位数据需要,5,位,ECC,1631,位数据需要,6,位,ECC,3263,位数据需要,7,位,ECC,64127,位数据需要,8,位,ECC,DI7:0,，,WC15:0,为,24,位，由,2b00,和,6,位监督位组成：,对,24,位的标准公式,:,P7,0,，,P6,0,，,P5,D10D11D12D13D14D15D16D17D18D19D21D22D23,，,P4,D4 D5 D6 D7D8D9D16D17D18D19D20D22D23,，,P3,D1D2D3D7D8D9D13D14D15D19D20D21D23,，,P2,D0D2D3D5D6D9D11D12D15D18D20D21D22,，,P1,D0D1D3D4D6D8D10D12D14D17D20D21D22D23,，,P0,D0D1D2D4D5D7D10D11D13D16D20D21D22D23;,接收机收到包头后，,也,计算一次,ECC,，然后与收到的,ECC,相异或，,*若异或结果为,0,，则说明收到的,WC15:0,DI7:0,无错；,*否则，用异或结果查表，若异或结果与表中的某一项相同，则指示相应的位出错，,相应的位取反就得到正确结果；,*但若异或结果与表中的任一项都不同，则说明有两位以上出错；,*,16,位,CRC,循环沉余校验码,：,可以指示收到的该包数据在传输过程中是否出错；,CSI2,里面采用,CRC16 CCITT,：生成多项式,g(x)=x16+x12+x5+1,CRC0 =Data0 Data4 CRC0 CRC4 CRC8;,CRC1 =Data1 Data5 CRC1 CRC5 CRC9;,CRC2 =Data2 Data6 CRC2 CRC6 CRC10;,CRC3 =Data0 Data3 Data7 CRC0 CRC3 CRC7 CRC11;,CRC4 =Data1 CRC1 CRC12;,CRC5 =Data2 CRC2 CRC13;,CRC6 =Data3 CRC3 CRC14;,CRC7 =Data0 Data4 CRC0 CRC4 CRC15;,CRC8 =Data0 Data1 Data5 CRC0 CRC1 CRC5;,CRC9 =Data1 Data2 Data6 CRC1 CRC2 CRC6;,CRC10=Data2 Data3 Data7 CRC2 CRC3 CRC7;,CRC11=Data3 CRC3;,CRC12=Data0 Data4 CRC0 CRC4;,CRC13=Data1 Data5 CRC1 CRC5;,CRC14=Data2 Data6 CRC2 CRC6;,CRC15=Data3 Data7 CRC3 CRC7;,4.3,、,LANE MANAGEMENT,*LANE MANAGEMENT,根据通道的具体配置情况，对已经打包好的数据进行通道管理，,同时准备好相应的时序和同步信号，跟物理层接口对接起来；,双通道情况下数据的传输模式,Start-of-Transmission,传输开始标志位,10hB8,End-of-Transmission,结束标志位，为,8!Byte N-17,完成通道分配后，需要生成与物理层对接的时序、同步信号：,MIPI,规定，传输过程中，包内是,200mV,、包间以及包启动和包结束时是,1.2V,，两种不同的电压摆幅，需要两组不同的,LVDS,驱动电路在轮流切换工作；为了传输过程中各数据包之间的安全可靠过渡，从启动到数据开始传输，,MIPI,定义了比较长的可靠过渡时间，加起来最少也有,600,多,ns,；而且规定各个时间参数是可调的，所以需要一定等待时间，需要缓存，我们用寄存器代替,FIFO,，每通道,128Byte,。,串行时钟与数据差分传输的过渡时间关系,数据时钟通道对电压的要求,HS,时的共模电平,200mV,，差模电平时,200mV,LP,时的电平是,0,和,1.2V,各个时间参数需要满足以下的要求,UI,的值,数据与时钟的相位关系,数据通道进入和退出,SLM(,即睡眠模式,),的控制：,DATA_LANE TX:(,注：进入,ULPS,之后，将一直保持,LP-00,状态，直到退出该模式,另外，三个物理通道,(,一个时钟通道和两个数据通道,),是否进入,ULPS,模式可由寄存器分开控制,),LP_DATA,_LANE,DLANE,D,P,DLANE,D,n,LP-11,LP-10,LP-01,LP-00,LP-00,Escape,模式,Entry procedure：,(LP-11,LP-10,LP-00,LP-01,LP-00),Ultra-Low Power State,entry command:,00011110,退出,Escape,模式：,(LP-00,LP-10,LP-11),LP-10,LP-11,01,00,01,00,01,00,10,00,10,00,10,00,10,00,01,00,LP-00,数据通道中各种模式转换的状态图,进入各种状态数据通道需要发送的命令,时钟通道中各种模式转换的状态图,CSI-2,物理层时钟传输通道结构示意图,物理层时钟传输通,道控制及输出接口,五、物理层,CSI-2,物理层数据传输通道结构示意图,物理层数据传输通道,控制及数据输出接口,MIPI,传输的物理层，实现,MIPI,协议的数据串行传输。,此物理层的接口分为输入和输出两种接口，现只讨论接口电路模块，在我们芯片内,部只用到输出接口。协议中数据传输有不同的模式，接口电路也有不同的应用。,在我们的芯片状态（,L,中会用到两种状态机，,LP ow Power,）和,HS,状态（,High,Speed,）。,*,对应于同步信号完成并串转换；,*HS,状态为高速低压差分信号，传输高速连续串行数据；,*LP,状态为低速低功耗信号，传输控制信号和状态信号；,*MIPI,要求,HS,工作在,1GHz,的频率下，完成共模信号为,0.2v,差模信号为,0.2v,的差分,信号的传输；,*LP,传递控制信号，要求高电平为,1.2v,低电平为,0,的电平信号输出；,*HS,及,LP,状态下，输出信号的电学特性要求非常苛刻，具体电学性能的要求可见,附带文档表格。,其他：,*,MIPI,是双向可选的，可以高速发送，也可以进行高速接收，或收发功能同时具备，,我们目前根据需求仅做了发送功能；,*,MIPI,的,HS,模式（,0.2V,），传送图像数据，速度为,80Mbps 1000Mbps,；,*MIPI,的,LP,模式（,1.2V,），可以用于传送控制命令，最高速度为,10Mbps,；,*,MIPI,规定，任一个,MIPI,设备必须,Escape Mode,，此为,Low Power Data,Trabsmission Mode,，,LP,模式中的一种，此模式下可低速传输图像或其他数据。,*MIPI,规定了,Low Power Mode,、,Ultra Low Power Mode,的电压范围、以及它们,之间、它们与,HS,模式之间的相互切换方式或相关要求；,*MIPI D-PHY,是各个,MIPI,工作组共用的物理层规范；,Thank you!,