前言

  MIPI(Mobile Industry Processor Interface)是由ARM, ST ,TI等公司成立的一个联盟，目的是确定并推动移动应用处理器接口的开放性标准，为移动应用处理器的标准硬件和软件界面确立规范，减少设计的复杂度，提高设计的灵活性。就如我们比较常见的摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口等。MIPI作为一个接口标准，它包括应用层，协议层，物理层。下面主要总结关于MIPI物理层（D-PHY）的一些知识点。

一、MIPI的专业名词解释

  1.CSI（Camera Serial Interface）:主要指摄像模块（图像传感器等）的MIPI接口。
  2.DSI（Display Serial Interface）:主要指显示模块（显示屏等）的MIPI接口。
  3.lane:MIPI里面的基本信息传输单元。两块使用MIPI连接的芯片，中间使用差分信号对进行连接，收发端各有一个Lane模块，完成数据收发。有时我们经常说的几个lane传输数据，可理解成几对差分对传输数据。注意：lane并不是差分对，它是收发器里面的一个模块，它包括低功耗发射器（LP-TX），低功耗接收器（LP-RX），高速发射器（HS-TX），高速接收器（HS-RX）,低功耗竞争检测器（LP-CD）。
  4.C-PHY：C-PHY主要时为了提高传输的带宽，C-PHY没有同步时钟，时钟时嵌套在数据中。其中物理层和D-PHY完全不同，线路上采用A/B/C三线系统等等。
  5.D-PHY：提供了对DSI （串行显示接口）和CSI（串行摄像头接口）在物理层上的定义，采用一个差分时钟和1-4对差分数据线来传输数据。D-PHY的物理层支持HS（High Speed）和LP（Low Power）两种工作模式。HS模式下采用低压差分信号，用于传输图像信号，数据传输采用DDR方式，即在时钟的上下边沿都有数据传输，数据传输速率为80M～2.5Gbps，功耗较高。LP模式下采用单端信号（LVCMOS信号），用于传输初始化控制信号，数据速率小于10Mbps，功耗较低。目前MIPI中运用的最多。

二、MIPI传输原理

  1.MIPI的D-PHY组成：由下图可知1lane由功耗发射器（LP-TX），低功耗接收器（LP-RX），高速发射器（HS-TX），高速接收器（HS-RX）,低功耗竞争检测器（LP-CD）组成。MIPI信号可以由一对差分时钟和任意对差分数据组成数据传输通道。（1lane CLK+1lane DATA，1lane CLK+2lane DATA，1lane CLK+3lane DATA等）。
下图为MIPI的D-PHY结构组成图

  2.MIPI的数据传输：MIPI信号的传输分为两个模式，①控制模式：在控制模式下，高电平典型幅值为1.2V，此时P和N上的信号不是差分信号而是相互独立的单端信号，当P为1.2V，N也为1.2V时，MIPI协议定义状态为LP11，同理，当P为1.2V，N为0V时，定义状态为LP10，依此类推，控制模式下可以组成LP11，LP10，LP01，LP00四个不同的状态组成。控制模式下这4个不同状态组成的不同时序代表着将要进入或者退出高速模式等；如下图可知:控制信号经过LP11-LP01-LP00后，进入高速模式，用于传输图像信息，此时数据通过差分信号（±200mV）进行数据的传输。
下图为MIPI信号传输图

三、MIPI数据电平标准

  控制模式：单端信号，幅度为1.2V，通过PN电平可构成LP11，LP10，LP01，LP00四个状态，从而通过这四个状态可以组成不同的控制模式。数据传输速率小于10MHz。
  高速模式：差分信号（SLVS），直流分量200mV，差分摆幅为±200mV。数据传输速率为80M～2.5Gbps。

四、控制模式下各模式的传输过程

1.进入Escape模式的过程：LP-11—>LP-10—>LP-00—>LP-01—>LP-00—>Entry Code—>LPD。（10MHz）
2.退出Escape模式的过程：LP-10—>LP-11。（10MHz）
3.进入高速模式的过程：LP-11—>LP-01—>LP-00—>SOT(00011101)—>HDS。（80MHz—1GHz）
4.退出高速模式：EOT—>LP-11。
5.控制模式到BAT传输过程：LP-11—>LP-10—>LP-00—>LP-01—>LP-00。
6.控制模式到BAT接受过程：LP-00—>LP-10—>LP-11。

下图为各种模式的状态转化图

  

总结

  我们知道MIPI信号是以包的形式传输，在MIPI的CSI和DSI中，尽管他们的物理层都是采用D-PHY，但是它们的应用场景是完全不一样的，在协议层它们的短包行同步头，场同步头和封包的方式都是不一样的，所以我们在电路设计的时候需要注意器件支持的是DSI还是CSI，如果它们接错则会导致信号的解析错误等问题，影响数据传输错误。尽管MIPI的传输有单端控制模式，但MIPI的图像数据传输是SLVS的差分信号，即我们在设计的时候需要严格按照差分信号进行设计。传输线路也需要100Ω的阻抗匹配。MIPI的信号传输分为高速和低速，高速传输的是直流分量为200mV,摆幅为±200mV的差分信号，低速幅值为1.2V的LVCMOS信号。

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