MIPI-CSI-2-協(xié)議介紹

1、 MIPI聯(lián)盟聯(lián)盟 2 MIPI CSI-2架構(gòu)架構(gòu) 3 4 協(xié)議層協(xié)議層 物理層物理層5 關(guān)于串行接口關(guān)于串行接口 1 1、串行接口一般采用差分結(jié)構(gòu)，利用幾百mV的差分信號(hào)，在收發(fā)端之間傳送數(shù)據(jù)。 串行比并行相比：更節(jié)省PCB板的布線面積，增強(qiáng)空間利用率；差分信號(hào)增強(qiáng)了自 身的EMI抗干擾能力，同時(shí)減少了對(duì)其他信號(hào)的干擾；低的電壓擺幅可以做到更高的 速度，更小的功耗； 2、差分接口傳輸?shù)氖请娏餍盘?hào)，在接收端可以通過(guò)差分對(duì)之間串接適當(dāng)阻值的電阻， 得到電壓信號(hào)。 一、 關(guān)于串行接口 1、MIPI（移動(dòng)行業(yè)處理器接口）是（移動(dòng)行業(yè)處理器接口）是Mobile Industry Processor

2、Interface的縮寫。的縮寫。 MIPI聯(lián)盟是一個(gè)開放的會(huì)員制組織。2003年7月，由美國(guó)德州儀器（TI）、意 法半導(dǎo)體（ST）、英國(guó)ARM和芬蘭諾基亞（Nokia）4家公司共同成立。MIPI聯(lián)盟 旨在推進(jìn)手機(jī)應(yīng)用處理器接口的標(biāo)準(zhǔn)化 。 該組織結(jié)集了業(yè)界老牌的軟硬件廠商包括最大的手機(jī)芯片廠商TI、影音多媒體 芯片領(lǐng)導(dǎo)廠商意法、全球手機(jī)巨頭諾基亞以及處理器內(nèi)核領(lǐng)導(dǎo)廠商ARM、還有手 機(jī)操作系統(tǒng)鼻祖Symbian。隨著飛思卡爾、英特爾、三星和愛(ài)立信等重量級(jí)廠商 的加入，MIPI也逐漸被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所認(rèn)可 。 MIPI發(fā)展至今已經(jīng)有90多個(gè)會(huì)員加入，形成了完整的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。 目前，MIPI聯(lián)盟的

3、董事成員包括英特爾、摩托羅拉、諾基亞、恩智浦、三星、 意法半導(dǎo)體、德州儀器。 二、二、 MIPI聯(lián)盟聯(lián)盟 2、該組織下設(shè)了：高速多端鏈接工作小組該組織下設(shè)了：高速多端鏈接工作小組(High-Speed Multipoint Link Working Group，包含基帶、應(yīng)用處理器、相機(jī)模組、藍(lán)牙、和，包含基帶、應(yīng)用處理器、相機(jī)模組、藍(lán)牙、和Wi-Fi之間的高速之間的高速 連接連接)、軟件工作小組、顯示接口工作小組、存儲(chǔ)界面以及負(fù)責(zé)市場(chǎng)的工作小組。、軟件工作小組、顯示接口工作小組、存儲(chǔ)界面以及負(fù)責(zé)市場(chǎng)的工作小組。 工作組名稱和相應(yīng)規(guī)范名稱如下：工作組名稱和相應(yīng)規(guī)范名稱如下： 1）Camera工

4、作組： * MIPI Camera Serial Interface 1.0 specification， * Camera Serial Interface 2 v1.0 (CSI-2) ； 2）Device Descriptor Block工作組：暫無(wú)規(guī)范； 3）DigRF工作組： * DigRF BASEBAND/RF DIGITAL INTERFACE SPECIFICATION Version 1.12 ； 4）Display工作組： * DBI-2 ， * DPI-2， * DSI ， * DCS ； 5）高速同步接口工作組： * HSI 1.0 ； 6）接口管理框架工作組：暫無(wú)規(guī)

5、范； 7）低速多點(diǎn)連接工作組： * SLIMbus ； 8）NAND軟件工作組：暫無(wú)規(guī)范； 9）物理層工作組： * D-PHY: MIPI D-PHY Specification v1.00， MIPI D-PHY Specification v0.90.00， MIPI D-PHY Specification v0.65， * M-PHY； 10）軟件工作組：暫無(wú)規(guī)范； 11）系統(tǒng)電源管理工作組 *SPMI ； 12）檢測(cè)與調(diào)試工作組：暫無(wú)規(guī)范； 13）統(tǒng)一協(xié)議工作組： *UniPro 1 point-to-point *PIE 三、MIPI CSI-2架構(gòu) 3.1 總體情況總體情況 1.

6、CSI-2是一個(gè)單或雙向差分串行界面，包含時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)。 2. CSI-2的層次結(jié)構(gòu)：CSI-2由應(yīng)用層、協(xié)議層、物理層組成 。 *協(xié)議層包含三層： .象素/字節(jié)打包/解包層， .LLP(Low Level Protocol) 層， .LANE管理層； *物理層規(guī)范了傳輸介質(zhì)、電氣特性、IO電路、和同步機(jī)制, 物理層遵守MIPI Alliance Standard for D-PHY， D-PHY為MIPI各個(gè)工作組共用標(biāo)準(zhǔn)； 3. 所有的CSI-2接收器和發(fā)射器必須支持連續(xù)的時(shí)鐘，可以選擇支持不連續(xù)時(shí)鐘； 連續(xù)時(shí)鐘模式時(shí)，數(shù)據(jù)包之間時(shí)鐘線保持HS模式，非連續(xù)時(shí)鐘模式時(shí)，數(shù)據(jù) 包之間時(shí)鐘線保

7、持LP11狀態(tài)。 4. 應(yīng)用舉例（應(yīng)用舉例（2通道）：通道）： 5. 發(fā)送端結(jié)構(gòu)：發(fā)送端結(jié)構(gòu)： 6. 接收端結(jié)構(gòu)：接收端結(jié)構(gòu)： 7. 總體結(jié)構(gòu)：總體結(jié)構(gòu)： CSI2 協(xié)議層協(xié)議層 CSI2 協(xié)議層協(xié)議層 應(yīng)用層應(yīng)用層 應(yīng)用層應(yīng)用層 D-PHY 物理層物理層 D-PHY 物理層物理層 板級(jí)傳輸，板級(jí)傳輸， 連線延時(shí)連線延時(shí) 不能超過(guò)不能超過(guò) 2ns!！ 四、協(xié)議層 4.1、字節(jié)打包層：、字節(jié)打包層： *因?yàn)長(zhǎng)LP(Low Level Protocol) 層是一個(gè)面向字節(jié)的，基于包的協(xié)議；所以 在LLP之前必須進(jìn)行字 節(jié)打包； *針對(duì)除了Raw8、JPEG8等幾種數(shù)據(jù)本身是8bit的外， Raw1

8、0、YUV422、RGB565、RGB555、 RGB444等都需要特定的數(shù)據(jù)順序： * YUV422 ：CB0Y0CR0 Y1 CB2Y2CR2 Y3 CB4Y4CR4 * 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,D29:2 D39:2, D31:0,D21:0,D11:0 ,D01:0, D49:2,D59:2, D69:2,D79:2, D71:0,D61:0,D5

9、1:0 ,D41:0 . *可以看出，對(duì)于Raw10，需要把10bit的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8bit的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行時(shí)鐘域轉(zhuǎn)換， Raw10字節(jié)打包后的時(shí)鐘頻率=打包前的1.25倍； *其他格式的打包前后時(shí)鐘頻率相同; 4.2、 LLP(Low Level Protocol) 層：層： *LLP層是一個(gè)面向字節(jié)的，基于包的協(xié)議；它支持任意大小的數(shù)據(jù)通過(guò)短包和長(zhǎng)包 格式傳輸。各個(gè)包之間由EOT-LPS-SOT序列隔開。 *同步短包、數(shù)據(jù)長(zhǎng)包： .幀同步短包：每幀圖象必須開始于幀開始包(FRAME START PACKET)，結(jié)束于 幀結(jié)束包（FRAME END PACKET）； .行同步短包是可選的，對(duì)于

10、RGB、YUV、RAW數(shù)據(jù)格式，每個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)包里面必 須包含一整行圖象數(shù)據(jù)，接收端利用WC解出行同步信號(hào)。 用于幁頭幁尾、行頭行尾、以及數(shù)據(jù)長(zhǎng)包的包頭用于幁頭幁尾、行頭行尾、以及數(shù)據(jù)長(zhǎng)包的包頭 數(shù)據(jù)通道數(shù)數(shù)據(jù)通道數(shù) 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 幁頭幁尾、行頭行尾的幁頭幁尾、行頭行尾的DT值值 用于數(shù)據(jù)包用于數(shù)據(jù)包 *長(zhǎng)包格式：一個(gè)長(zhǎng)包由32位（4Byte）的包頭，N字節(jié)的數(shù)據(jù)域，和16位的CRC構(gòu) *短包格式：短包只包含一個(gè)32位（4Byte）包頭； *包頭格式：包頭由8位數(shù)據(jù)標(biāo)志符+16位計(jì)數(shù)值+8位ECC構(gòu)成； *數(shù)據(jù)標(biāo)志符DI：由2位虛擬通道號(hào)+6位數(shù)據(jù)類型構(gòu)成，CSI2可以通過(guò)不同的虛擬通道 號(hào)和

11、數(shù)據(jù)類型來(lái)標(biāo)志不同的數(shù)據(jù)流，比如JPEG數(shù)據(jù)流中穿插著YUV 縮略圖數(shù)據(jù)流； *16位計(jì)數(shù)值WC：為長(zhǎng)包里面數(shù)據(jù)域（圖像數(shù)據(jù)）的字節(jié)數(shù)N； 在短包里面的WC可以默認(rèn)是0，在有需要的情況下表示是第幾幀或 是第幾行。 *8位ECC：允許包頭中前24位（8位數(shù)據(jù)標(biāo)志符+16位計(jì)數(shù)值）在傳輸過(guò)程中兩位出錯(cuò) 被發(fā)現(xiàn)、一位錯(cuò)誤被糾正； *16位CRC:16bit的循環(huán)沉余校驗(yàn)碼，可以指示收到的該包數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是否出錯(cuò)； *每個(gè)字節(jié)都是低位先傳，多字節(jié)元素（16位計(jì)數(shù)值、 16位CRC）也是低字節(jié)低位先傳。 * 數(shù)據(jù)標(biāo)志符由兩位虛擬通道號(hào)和6位數(shù)據(jù)類型構(gòu)成， .虛擬通道允許最多四個(gè)數(shù)據(jù)流交叉?zhèn)鬏?，（比?/p>

12、JPEG數(shù)據(jù)流中穿插著YUV 縮略圖數(shù)據(jù)流）； .6位數(shù)據(jù)類型允許8類64種數(shù)據(jù)類型： 0 x00 0 x07 Synchronization Short Packet Data Types 0 x08 0 x0F Generic Short Packet Data Types 0 x10 0 x17 Generic Long Packet Data Types 0 x18 0 x1F YUV Data 0 x20 0 x27 RGB Data 0 x28 0 x2F RAW Data 0 x30 0 x37 User Defined Byte-based Data 0 x38 0 x3F R

13、eserved 0 x1E：YUV422 8-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 位數(shù)據(jù)需要位數(shù)據(jù)需要5位位ECC, 1631 位數(shù)據(jù)需要位數(shù)據(jù)需要6位位ECC, 3263 位數(shù)據(jù)需要位數(shù)據(jù)需要7位位ECC, 64127位數(shù)據(jù)需要位數(shù)據(jù)需要8位位ECC, DI7:0，WC15:0為為24位，由位，由2b00和和6位監(jiān)督位組成：位監(jiān)督位組成： 對(duì)對(duì)24位的標(biāo)準(zhǔn)公式位的標(biāo)準(zhǔn)公式: P70， P60， P5D10

14、D11D12D13D14D15D16D17D18D19D21D22D23， P4D4 D5 D6 D7D8D9D16D17D18D19D20D22D23， P3D1D2D3D7D8D9D13D14D15D19D20D21D23， P2D0D2D3D5D6D9D11D12D15D18D20D21D22， P1D0D1D3D4D6D8D10D12D14D17D20D21D22D23， P0D0D1D2D4D5D7D10D11D13D16D20D21D22D23; 接收機(jī)收到包頭后，也計(jì)算一次ECC，然后與收到的ECC相異或， *若異或結(jié)果為0，則說(shuō)明收到的WC15:0, DI7:0無(wú)錯(cuò)； *否則，

15、用異或結(jié)果查表，若異或結(jié)果與表中的某一項(xiàng)相同，則指示相應(yīng)的位出錯(cuò)， 相應(yīng)的位取反就得到正確結(jié)果； *但若異或結(jié)果與表中的任一項(xiàng)都不同，則說(shuō)明有兩位以上出錯(cuò)； * 16位CRC循環(huán)沉余校驗(yàn)碼：可以指示收到的該包數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是否出錯(cuò)； CSI2里面采用里面采用CRC16 CCITT：生成多項(xiàng)式：生成多項(xiàng)式g(x)=x16+x12+x5+1 CRC0 = Data0 Data4 CRC0 CRC4 CRC8 ; CRC1 = Data1 Data5 CRC1 CRC5 CRC9 ; CRC2 = Data2 Data6 CRC2 CRC6 CRC10 ; CRC3 = Data0 Data3 D

16、ata7 CRC0 CRC3 CRC7 CRC11 ; CRC4 = Data1 CRC1 CRC12 ; CRC5 = Data2 CRC2 CRC13 ; CRC6 = Data3 CRC3 CRC14 ; CRC7 = Data0 Data4 CRC0 CRC4 CRC15 ; CRC8 = Data0 Data1 Data5 CRC0 CRC1 CRC5 ; CRC9 = Data1 Data2 Data6 CRC1 CRC2 CRC6 ; CRC10 = Data2 Data3 Data7 CRC2 CRC3 CRC7 ; CRC11 = Data3 CRC3 ; CRC12 = D

17、ata0 Data4 CRC0 CRC4 ; CRC13 = Data1 Data5 CRC1 CRC5 ; CRC14 = Data2 Data6 CRC2 CRC6 ; CRC15 = Data3 Data7 CRC3 CRC7 ; 4.3、LANE MANAGEMENT * LANE MANAGEMENT根據(jù)通道的具體配置情況，對(duì)已經(jīng)打包好的數(shù)據(jù)進(jìn)行通道管理， 同時(shí)準(zhǔn)備好相應(yīng)的時(shí)序和同步信號(hào)，跟物理層接口對(duì)接起來(lái)； 雙通道情況下數(shù)據(jù)的傳輸模式 Start-of-Transmission 傳輸開始標(biāo)志位傳輸開始標(biāo)志位 10hB8 End-of-Transmission 結(jié)束標(biāo)志位，為結(jié)束標(biāo)

18、志位，為 8!Byte N-17 完成通道分配后，需要生成與物理層對(duì)接的時(shí)序、同步信號(hào)：完成通道分配后，需要生成與物理層對(duì)接的時(shí)序、同步信號(hào)： MIPI規(guī)定，傳輸過(guò)程中，包內(nèi)是200mV、包間以及包啟動(dòng)和包結(jié)束時(shí)是1.2V，兩種不同的電 壓擺幅，需要兩組不同的LVDS驅(qū)動(dòng)電路在輪流切換工作；為了傳輸過(guò)程中各數(shù)據(jù)包之間的 安全可靠過(guò)渡，從啟動(dòng)到數(shù)據(jù)開始傳輸，MIPI定義了比較長(zhǎng)的可靠過(guò)渡時(shí)間，加起來(lái)最少也 有600多ns；而且規(guī)定各個(gè)時(shí)間參數(shù)是可調(diào)的，所以需要一定等待時(shí)間，需要緩存，我們用 寄存器代替FIFO，每通道128Byte。 串行時(shí)鐘與數(shù)據(jù)差分傳輸?shù)倪^(guò)渡時(shí)間關(guān)系串行時(shí)鐘與數(shù)據(jù)差分傳輸?shù)倪^(guò)

19、渡時(shí)間關(guān)系 數(shù)據(jù)時(shí)鐘通道數(shù)據(jù)時(shí)鐘通道 對(duì)電壓的要求對(duì)電壓的要求 HS時(shí)的共模電平時(shí)的共模電平200mV，差模電平時(shí)，差模電平時(shí)200mV LP 時(shí)的電平是時(shí)的電平是0和和1.2V 各個(gè)時(shí)間參數(shù)需要滿足以下的要求各個(gè)時(shí)間參數(shù)需要滿足以下的要求 UI 的值的值 數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的相位關(guān)系數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的相位關(guān)系 數(shù)據(jù)通道進(jìn)入和退出SLM(即睡眠模式)的控制： DATA_LANE TX:(注：進(jìn)入U(xiǎn)LPS之后，將一直保持LP-00狀態(tài)，直到退出該模式,另外， 三個(gè)物理通道(一個(gè)時(shí)鐘通道和兩個(gè)數(shù)據(jù)通道)是否進(jìn)入U(xiǎn)LPS模式可由寄存器分 開控制) LP_DATA _LANE DLANE DP DLANE Dn L

20、P-11LP-10LP-01LP-00LP-00 Escape 模式 Entry procedure： (LP-11,LP-10,LP-00,LP-01,LP-00) Ultra-Low Power State entry command: 00011110 退出退出Escape模式：模式： (LP-00,LP-10,LP-11) LP-10 LP-1101 00 01 0001 00 100010 00 10001000 0100 LP-00 數(shù)據(jù)通道中各種模式轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖數(shù)據(jù)通道中各種模式轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖 進(jìn)入各種狀態(tài)數(shù)據(jù)通道需要發(fā)送的命令進(jìn)入各種狀態(tài)數(shù)據(jù)通道需要發(fā)送的命令 時(shí)鐘通道中各種模式轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖時(shí)鐘通道中各種模式轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖 CSI-2物理層時(shí)鐘傳輸通道結(jié)構(gòu)示意圖 物理層時(shí)鐘傳輸通物理層時(shí)鐘傳輸通 道控制及輸出接口道控制及輸出接口 五、物理層五、物理層 CSI-2物理層數(shù)據(jù)傳輸通道結(jié)構(gòu)示意圖 物理層數(shù)據(jù)傳輸通道物理層數(shù)據(jù)傳輸通道 控制及數(shù)據(jù)輸出接口控制及數(shù)據(jù)輸出接口 MIPI 傳輸?shù)奈锢韺?，?shí)現(xiàn)MIPI 協(xié)議的數(shù)據(jù)串行傳輸。 此物理層的接口分為輸入和輸出兩