MIPI協(xié)議 C-PHY基本架構(gòu)與線態(tài)變化內(nèi)容詳解

基本概念

在MIPI目前公布的協(xié)議中，有3類基于攝像頭的接口：

D-PHY接口（前幾年大行其道）

D-PHY接口一般是1/2/4 Lane，每個(gè)Lane走差分線對(duì)，是電流驅(qū)動(dòng)型，單信號(hào)幅度一般是200mv，線對(duì)差分的幅度在400mv左右，布線要求是等長(zhǎng)且成雙成對(duì)，D-PHY是有單獨(dú)的同步時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行同步，最多是10根線，但解碼接收要容易些。

C-PHY接口

C-PHY接口是1/2/3 Trio，每個(gè)Trio走3根線，最高是9根線，比D-PHY要少一根，且要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大一些，在同樣是2.5G的速率下，C-PHY可以達(dá)到17.1G，而D-PHY只有10G。C-PHY是電壓驅(qū)動(dòng)型，由于是兩兩相差，信號(hào)幅度絕對(duì)值分別是0、100、200mv，信號(hào)較弱，不利于傳輸。沒(méi)有單獨(dú)的同步信號(hào)線，必須要求傳輸距離短，不能走差分線對(duì)。

M-PHY接口

暫不展開(kāi)介紹了。由于C-PHY絕大部分特性和D-PHY一樣，因此該部分主要通過(guò)對(duì)比D-PHY進(jìn)行介紹，同時(shí)在某些時(shí)候也會(huì)對(duì)比M-PHY對(duì)整PHY層進(jìn)行一個(gè)全面的對(duì)比總結(jié)。

MIPI C-PHY 通過(guò)帶寬受限的涌道提供高吞葉量，將顯示器和攝像頭連接到應(yīng)用處理器。它為MIPICSL-2和MIPIDSL-2生態(tài)系統(tǒng)提供PHY，使設(shè)計(jì)人員能夠擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)支持各種更高分辨率的圖像傳感器和顯示器，同時(shí)保持低功耗。同時(shí)它還可以應(yīng)用于許多其他地方，例如汽車攝像頭傳感系統(tǒng)，防撞雷達(dá)，車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)和儀表盤等，MIPI C-PHY是一種嵌入式時(shí)鐘鏈路，可為鏈路內(nèi)的重新分配通道提供極大的靈活性，同時(shí)他也提供高速和低功耗模式之間的低延遲轉(zhuǎn)換。

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基本架構(gòu)

C-PHY使用 3-Phase symbol encoding技術(shù)，每一個(gè)符號(hào)可以傳輸2.28bits數(shù)據(jù)。C-PHY復(fù)用了大部分D-PHY的標(biāo)準(zhǔn)，能和D-PHY在同一芯片中共存，但是其數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和D-PHY有本質(zhì)的區(qū)別，其特性如下:

1

C-PHY和D-HPY從結(jié)構(gòu)上最直觀的就是接線不一樣，使用三根線一組傳輸，而不是之前使用的差分對(duì)，這是一張兩種協(xié)議6線連接圖，D-PHY是一組clk lane帶2組data lane，C-PHY是3根線為1lane，6線使用的是2lane。沒(méi)有cik線，時(shí)鐘同步是在data線中進(jìn)行。因?yàn)?線為1lane，不超過(guò)原來(lái)使用的最多10線，所以cphy最多為9線，共3 lane。

2

采用5進(jìn)制傳輸，效率高于D-PHY的二進(jìn)制，效率為原來(lái)的2.27倍。

3

沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，由于使用了三根線，并且時(shí)鐘編碼到每一個(gè)symbol中，而且在每一個(gè)symbol boundary都有電壓的跳變，時(shí)鐘恢復(fù)也比較簡(jiǎn)單。

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線態(tài)變化

在三線中電平有3種，分別是3/4、1/2、1/4電平，用這三種電平定義了6種狀態(tài)，通過(guò)A-B、B-C、C-A的電平運(yùn)算，恢復(fù)出+x，-x，+y、-y、+z、-z六種不同的線態(tài)，并通過(guò)線態(tài)之間的跳變可以獲得真正的數(shù)據(jù)。

與D-PHY以0、1的電平表示編碼不同，C-PHY用狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)表示編碼，如從-y跳轉(zhuǎn)到-x，代表的是000。從000到100共5種狀態(tài)轉(zhuǎn)移方式，好比作“5進(jìn)制”，7位“5進(jìn)制”數(shù)，即可表示16bits的數(shù)據(jù)。

C-PHY的最大傳輸是2.5Gsymbols/s,實(shí)際傳輸一個(gè)symbols(一次狀態(tài)轉(zhuǎn)換)傳輸16/7 = 2.286個(gè)字節(jié)，這樣C-PHY的最大傳輸速度是2.5gx2.28x3(最多3lane)=17.14 Gb/s，D-PHY的傳輸速度是2.5gx4(最多4lane data)=10Gb/s，因此C-PHY數(shù)據(jù)的最大傳輸速率能達(dá)到D-PHY的1.7倍！按照實(shí)際7個(gè)symbols應(yīng)該是可以傳輸5的7次方為78125種數(shù)據(jù)，16bit數(shù)據(jù)只能表示65536種數(shù)據(jù)，多出的編碼甚至能留作日后他用。

通道仿真

可以使用我們巨霖的SIDesigner實(shí)現(xiàn)C-PHY仿真。在C-PHY仿真中，我們可以看到眼圖有觸發(fā)和非觸發(fā)的區(qū)別，這是因?yàn)镃-PHY有CDR功能，真正的眼圖是觸發(fā)之后的，但是一般測(cè)試很難測(cè)到觸發(fā)之后的位置，因此我們會(huì)觀察觸發(fā)前的眼圖，如果觸發(fā)前的眼圖沒(méi)問(wèn)題，那么觸發(fā)后的眼圖肯定沒(méi)問(wèn)題。下面是仿真結(jié)果：

左圖是非觸發(fā)的眼圖，右圖是觸發(fā)后的眼圖

在這里要說(shuō)明一點(diǎn)，采用BBB和統(tǒng)計(jì)模式得到的結(jié)果會(huì)有些許差異，這是它們的處理數(shù)據(jù)的方式不同造成的，如果分析的數(shù)據(jù)足夠多，那么他們的結(jié)果將會(huì)非常接近，理論上分析的數(shù)據(jù)是無(wú)窮多的時(shí)候他們的結(jié)果是一致的。

同時(shí)，巨霖SIDesigner也支持使用IBIS線與的方式來(lái)替代C-PHY TX，可以根據(jù)瞬態(tài)波形實(shí)現(xiàn)CDR與眼圖右邊沿觸發(fā)：

審核編輯：劉清