MIPI-CSI-2-协议介绍分析

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、串行接口一般承受差分构造，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，增加空间利用率；差分信号增加了自身的EMI抗干扰力气，同时削减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。2023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Nokia4家公司共同成立。MIPI联盟旨在推动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参与，MIPI也渐渐被国际标准化组织所认可。,MIPI进展至今已经有90多个会员参与，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。,工作组名称和相应标准名称如下：,1Camera工作组：,*MIPI Camera Serial Interface 1.0 specification，,*Camera Serial Interface 2 v1.0(CSI-2)；,2Device Descriptor Block工作组：暂无标准；,3DigRF工作组：,*DigRF BASEBAND/RF DIGITAL INTERFACE SPECIFICATION Version 1.12；,4Display工作组：,*DBI-2，,*DPI-2，,*DSI，,*DCS；,5高速同步接口工作组：,*HSI 1.0；,6接口治理框架工作组：暂无标准；,7低速多点连接工作组：,*SLIMbus；,8NAND软件工作组：暂无标准；,9物理层工作组：,*D-PHY:MIPI D-PHY Specification v1.00，,，,MIPI D-PHY Specification v0.65，,*M-PHY；,10软件工作组：暂无标准；,11系统电源治理工作组,*SPMI；,12检测与调试工作组：暂无标准；,13统一协议工作组：,*UniPro 1 point-to-point,*PIE,三、,MIPI CSI-2,架构,3.1 总体状况,1.CSI-2是一个单或双向差分串行界面，包含时钟和数据信号。,2.CSI-2的层次构造：CSI-2由应用层、协议层、物理层组成。,*协议层包含三层：,.象素/字节打包/解包层，,.LLP(Low Level Protocol)层，,.LANE治理层；,*物理层标准了传输介质、电气特性、IO电路、和同步机制,物理层遵守MIPI Alliance Standard for D-PHY，,D-PHY为MIPI各个工作组共用标准；,3.全部的CSI-2接收器和放射器必需支持连续的时钟，可以选择支持不连续时钟；连续时钟模式时，数据包之间时钟线保持HS模式，非连续时钟模式时，数据包之间时钟线保持LP11状态。,4.应用举例2通道：,5.发送端构造：,6.接收端构造：,7.总体构造：,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：,*由于LLP(Low Level Protocol)层是一个面对字节的，基于包的协议；所以 在LLP之前必需进展字节打包；,*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挨次：,*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，需要进展时钟域转换，,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一样;,4.2、LLP(Low Level Protocol)层：,*LLP层是一个面对字节的，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：每帧图象必需开头于帧开头包(FRAME START PACKET)，完毕于帧完毕包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需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，比方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，在有需要的状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,被觉察、一位错误被订正；,*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穿插传输，比方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(比方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位监视位组成：,对24位的标准公式:,P70，,P60，,P5D10D11D12D13D14D15D16D17D18D19D21D22D23，,P4D4 D5 D6 D7D8D9D16D17D18D19D20D22D23，,P3D1D2D3D7D8D9D13D14D15D19D20D21D23，,P2D0D2D3D5D6D9D11D12D15D18D20D21D22，,P1D0D1D3D4D6D8D10D12D14D17D20D21D22D23，,P0D0D1D2D4D5D7D10D11D13D16D20D21D22D23;,接收机收到包头后，也计算一次ECC，然后与收到的ECC相异或，,*假设异或结果为0，则说明收到的WC15:0,DI7:0无错；,*否则，用异或结果查表，假设异或结果与表中的某一项一样，则指示相应的位出错，,相应的位取反就得到正确结果；,*但假设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里面承受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依据通道的具体配置状况，对已经打包好的数据进展通道治理，,同时预备好相应的时序和同步信号，跟物理层接口对接起来；,双通道状况下数据的传输模式,Start-of-Transmission,传输开头标志位 10hB8,End-of-Transmission,完毕标志位，为,8!Byte N-17,完成通道安排后，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完毕时是1.2V，两种不同的电压摆幅，需要两组不同的LVDS驱动电路在轮番切换工作；为了传输过程中各数据包之间的安全牢靠过渡，从启动到数据开头传输，MIPI定义了比较长的牢靠过渡时间，加起来最少也有600多ns；而且规定各个时间参数是可调的，所以需要确定等待时间，需要缓存，我们用存放器代替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