MIPICSI-2协议介绍.ppt

MIPICSI-2D-HPY协议介绍,主要内容,MIPI联盟,MIPICSI-2架构,协议层,物理层,关于串行接口,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MobileIndustryProcessorInterface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-SpeedMultipointLinkWorkingGroup，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：*MIPICameraSerialInterface1.0specification，*CameraSerialInterface2v1.0(CSI-2)；2）DeviceDescriptorBlock工作组：暂无规范；3）DigRF工作组：*DigRFBASEBAND/RFDIGITALINTERFACESPECIFICATIONVersion1.12；4）Display工作组：*DBI-2，*DPI-2，*DSI，*DCS；5）高速同步接口工作组：*HSI1.0；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:MIPID-PHYSpecificationv1.00，MIPID-PHYSpecificationv0.90.00，MIPID-PHYSpecificationv0.65，*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：*UniPro1point-to-point*PIE,三、MIPICSI-2架构,3.1总体情况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的层次结构：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(LowLevelProtocol)层，.LANE管理层；*物理层规范了传输介质、电气特性、IO电路、和同步机制,物理层遵守MIPIAllianceStandardforD-PHY，D-PHY为MIPI各个工作组共用标准；3.所有的CSI-2接收器和发射器必须支持连续的时钟，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(LowLevelProtocol)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：CB0Y0CR0Y1CB2Y2CR2Y3CB4Y4CR4*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,D29:2D39:2,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(LowLevelProtocol)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(FRAMESTARTPACKET)，结束于帧结束包（FRAMEENDPACKET）；.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 x000 x07SynchronizationShortPacketDataTypes0 x080 x0FGenericShortPacketDataTypes0 x100 x17GenericLongPacketDataTypes0 x180 x1FYUVData0 x200 x27RGBData0 x280 x2FRAWData0 x300 x37UserDefinedByte-basedData0 x380 x3FReserved0 x1E：YUV4228-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:P70，P60，P5D10D11D12D13D14D15D16D17D18D19D21D22D23，P4D4D5D6D7D8D9D16D17D18D19D20D22D23，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，*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CRC16CCITT：生成多项式g(x)=x16+x12+x5+1,CRC0=Data0Data4CRC0CRC4CRC8;CRC1=Data1Data5CRC1CRC5CRC9;CRC2=Data2Data6CRC2CRC6CRC10;CRC3=Data0Data3Data7CRC0CRC3CRC7CRC11;CRC4=Data1CRC1CRC12;CRC5=Data2CRC2CRC13;CRC6=Data3CRC3CRC14;CRC7=Data0Data4CRC0CRC4CRC15;CRC8=Data0Data1Data5CRC0CRC1CRC5;CRC9=Data1Data2Data6CRC1CRC2CRC6;CRC10=Data2Data3Data7CRC2CRC3CRC7;CRC11=Data3CRC3;CRC12=Data0Data4CRC0CRC4;CRC13=Data1Data5CRC1CRC5;CRC14=Data2Data6CRC2CRC6;CRC15=Data3Data7CRC3CRC7;,4.3、LANEMANAGEMENT,*LANEMANAGEMENT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!ByteN-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_LANETX:(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,DLANEDP,DLANEDn,LP-11,LP-10,LP-01,LP-00,LP-00,Escape模式Entryprocedure：(LP-11,LP-10,LP-00,LP-01,LP-00),Ultra-LowPowerStateentrycommand: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，LPowPower）和HS状态（HighSpeed）。*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80Mbps1000Mbps；*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EscapeMode，此为LowPowerDataTrabsmissionMode，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LowPowerMode、UltraLowPowerMode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；*MIPID-PHY是各个MIPI工作组共用的物理层规范；,Thankyou!,