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 G 4 2 B 7 3 R 7 3 G 7 5 RGB555 G 4 3 1 B0 B 7 3 R 7 3 G 7 5 RGB444 G 4 2 B10 B 7 4 1 B1 R 7 4 1 B1 G 7 5 Raw10 D0 9 2 D1 9 2 D2 9 2 D3 9 2 D3 1 0 D2 1 0 D1 1 0 D0 1 0 D4 9 2 D5 9 2 D6 9 2 D7 9 2 D7 1 0 D6 1 0 D5 1 0 D4 1 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 x00 0 x07SynchronizationShortPacketDataTypes0 x08 0 x0FGenericShortPacketDataTypes0 x10 0 x17GenericLongPacketDataTypes0 x18 0 x1FYUVData0 x20 0 x27RGBData0 x28 0 x2FRAWData0 x30 0 x37UserDefinedByte basedData0 x38 0 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 8 15位数据需要5位ECC 16 31位数据需要6位ECC 32 63位数据需要7位ECC 64 127位数据需要8位ECC DI 7 0 WC 15 0 为24位 由2 b00和6位监督位组成 对24位的标准公式 P7 0 P6 0 P5 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18 D19 D21 D22 D23 P4 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D16 D17 D18 D19 D20 D22 D23 P3 D1 D2 D3 D7 D8 D9 D13 D14 D15 D19 D20 D21 D23 P2 D0 D2 D3 D5 D6 D9 D11 D12 D15 D18 D20 D21 D22 P1 D0 D1 D3 D4 D6 D8 D10 D12 D14 D17 D20 D21 D22 D23 P0 D0 D1 D2 D4 D5 D7 D10 D11 D13 D16 D20 D21 D22 D23 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 WC 15 0 DI 7 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 x 16 x 12 x 5 1 CRC 0 Data 0 Data 4 CRC 0 CRC 4 CRC 8 CRC 1 Data 1 Data 5 CRC 1 CRC 5 CRC 9 CRC 2 Data 2 Data 6 CRC 2 CRC 6 CRC 10 CRC 3 Data 0 Data 3 Data 7 CRC 0 CRC 3 CRC 7 CRC 11 CRC 4 Data 1 CRC 1 CRC 12 CRC 5 Data 2 CRC 2 CRC 13 CRC 6 Data 3 CRC 3 CRC 14 CRC 7 Data 0 Data 4 CRC 0 CRC 4 CRC 15 CRC 8 Data 0 Data 1 Data 5 CRC 0 CRC 1 CRC 5 CRC 9 Data 1 Data 2 Data 6 CRC 1 CRC 2 CRC 6 CRC 10 Data 2 Data 3 Data 7 CRC 2 CRC 3 CRC 7 CRC 11 Data 3 CRC 3 CRC 12 Data 0 Data 4 CRC 0 CRC 4 CRC 13 Data 1 Data 5 CRC 1 CRC 5 CRC 14 Data 2 Data 6 CRC 2 CRC 6 CRC 15 Data 3 Data 7 CRC 3 CRC 7 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10 hB8 End of Transmission结束标志位 为 8 ByteN 1 7 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