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聚焦MIPI 系列之四:一文盤點(diǎn)D-PHY/C-PHY/M-PHY之架構(gòu)與測試解決方案

ElectroRent ? 來源:ElectroRent ? 作者:ElectroRent ? 2024-08-02 10:13 ? 次閱讀
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移動(dòng)行業(yè)處理器接口(MIPI)作為智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)的核心,其標(biāo)準(zhǔn)化的接口協(xié)議對提升設(shè)備性能至關(guān)重要。MIPI聯(lián)盟定義了多種內(nèi)部接口標(biāo)準(zhǔn),包括攝像頭接口CSI、顯示接口DSI等,它們在5G設(shè)備、車聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)中扮演著關(guān)鍵角色。本文將深入探討MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY的架構(gòu)特點(diǎn),并盤點(diǎn)相應(yīng)的測試解決方案。

# 01

MIPI D-PHY架構(gòu)與測試方案

D-PHY架構(gòu)特點(diǎn)

MIPI D-PHY采用1對源同步差分時(shí)鐘和1~4對差分?jǐn)?shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸采用 DDR 方式,即在時(shí)鐘的上下邊沿都有數(shù)據(jù)傳輸。

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圖:D-PHY 結(jié)構(gòu)框圖

通道支持高速(HS)和低功耗(LP)兩種工作模式。HS模式以低壓差分信號傳輸高數(shù)據(jù)速率,而LP模式則以單端信號實(shí)現(xiàn)低功耗。HS 模式下采用低壓差分信號,功耗較大,但是可以傳輸很高的數(shù)據(jù)速率(數(shù)據(jù)速率為 80M~4.5Gbps),支持 100mV 到 300mV 的電壓范圍;LP 模式下采用單端信號,數(shù)據(jù)速率很低(<10Mbps),但是相應(yīng)的功耗也很低,支持0V到1.2V信號電平。兩種模式的結(jié)合保證了 MIPI總線在需要傳輸大量數(shù)據(jù)(如圖像)時(shí)可以高速傳輸,而在不需要大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)又能夠減少功耗。下圖是 HS 和 LP 模式下的信號電平示意圖。

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圖 :MIPI D-PHY 時(shí)序

D-PHY測試解決方案

MIPI D-PHY 的信號復(fù)雜,要保證接口信號和協(xié)議的一致性需要很復(fù)雜的測試。為了提高測試的效率,是德科技針對 MIPI D-PHY 提供全套的自動(dòng)化解決方案,根據(jù) MIPI D-PHY 各版本的速率及規(guī)格參數(shù)需要選擇合適帶寬的示波器,按照MIPI協(xié)會(huì)的要求,針對不同速率的MIPI版本示波器帶寬如下。

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測試中推薦采用 4 支探頭分別連接 clk+/clk- 和 data+/data- 信號進(jìn)行測試,對于有多條數(shù)據(jù)通道的情況,可以每條通道分別測試。MIPI 模組或芯片的測試可以根據(jù)MIPI 協(xié)會(huì)推薦的方法設(shè)計(jì)評估板 TVB(Test Vehicle Board)把信號輸出轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 SMA 接口輸出, 并結(jié)合協(xié)會(huì)提供的 RTB(Reference Termination Board)進(jìn)行信號測試。RTB 板提供標(biāo)準(zhǔn)的匹配切換以及不同的線路容性的選擇。

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# 02

MIPI C-PHY架構(gòu)與測試方案

C-PHY架構(gòu)特點(diǎn)

C-PHY不同于傳統(tǒng)差分信號線,它采用三根信號線之間的差分作為信號判斷,實(shí)現(xiàn)更高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸,不傳輸單獨(dú)的時(shí)鐘信號,而是通過CDR恢復(fù)時(shí)鐘。三根線在同一時(shí)刻的狀態(tài)一定不同,因此其有六個(gè)不同的狀態(tài)。協(xié)議中使用 +x,- x, +y,-y, +z,-z 代表。顯然的,實(shí)現(xiàn)嵌入時(shí)鐘的目的是為了增加帶寬,肯定會(huì)涉及到編碼,物理層的結(jié)構(gòu)必然是完全不同,單從線路上看,C-PHY 是一個(gè) A/B/C 三線系統(tǒng)。

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圖 :MIPI C-PHY 結(jié)構(gòu)框圖

MIPI C-PHY 不傳輸單獨(dú)的時(shí)鐘,必須 CDR 先恢復(fù)時(shí)鐘,然后再用恢復(fù)的時(shí)鐘采樣數(shù)據(jù)并尋找同步頭,最后還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼恢復(fù)出最初的發(fā)送的內(nèi)容(發(fā)送端的過程相反)。

C-PHY 物理鏈路(A/B/C 線)上傳輸?shù)氖遣煌碾娖?,通過 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),通過前后線態(tài)的旋轉(zhuǎn)方向,相位和極性恢復(fù)出編碼符號,再通過 連續(xù) 7 組符號解碼出 16bit 的數(shù)據(jù)。

C-PHY測試解決方案

針對C-PHY的測試,推薦使用高性能示波器和探頭系統(tǒng),結(jié)合高級信號完整性分析軟件和C-PHY一致性分析軟件,實(shí)現(xiàn)快速而輕松的驗(yàn)證和調(diào)試。借助用于 Infiniium 示波器的 MIPI C-PHY 一致性測試軟件,可以快速而輕松地驗(yàn)證和調(diào)試 C-PHY 數(shù)據(jù)鏈路。

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# 03

MIPI M-PHY架構(gòu)與測試方案

M-PHY架構(gòu)特點(diǎn)

MIPI M-PHY 專為需要快速通信通道以實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像,高視頻幀速率和大型顯示器或存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它是一種多功能 PHY,為工程師提供配置選擇和跨行業(yè)平臺(tái)開發(fā)的能力, 以有效地解決多個(gè)市場。它可以互連智能手機(jī),可穿戴設(shè)備,個(gè)人電腦甚至大型系統(tǒng)(如汽車)中的組件。

它提供兩種傳輸模式,具有不同的比特信號和時(shí)鐘方案,旨在用于不同的帶寬范圍,以在更廣泛的數(shù)據(jù)速率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的功效??蛇_(dá)到的峰值傳輸速率在一個(gè)通道上為 11.6 Gbps,在四個(gè)通道上為 46.4 Gbps。每個(gè)通道的高帶寬可以減少所需的通道數(shù)量。此功能對于可穿戴設(shè)備和智能手機(jī)以及需要在機(jī)械鉸鏈內(nèi)安裝互連的筆記本電腦尤其實(shí)用。

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圖 :M-PHY 的通道結(jié)構(gòu)

M-PHY測試解決方案

M-PHY的測試配置包括高性能示波器、探頭系統(tǒng)、高級抖動(dòng)噪聲分析軟件和M-PHY一致性分析軟件,支持CSI-3, DigRF, LLI, USB 3.0,SSIC, UFS, 和UniPro協(xié)議解碼。

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結(jié)語

MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY作為移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部通信的關(guān)鍵技術(shù),其架構(gòu)特點(diǎn)和測試解決方案對確保設(shè)備性能至關(guān)重要。是德科技提供的測試工具和軟件,能夠幫助工程師高效、準(zhǔn)確地完成MIPI接口的測試和驗(yàn)證,加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。通過深入理解這些接口的架構(gòu)和測試方法,移動(dòng)設(shè)備制造商能夠設(shè)計(jì)出性能更優(yōu)、可靠性更高的產(chǎn)品,滿足市場和消費(fèi)者的需求。

審核編輯 黃宇

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