MIPI CSI-2 协议

### MIPI CSI-2 协议详解 #### 一、MIPI CSI-2协议概述 MIPI CSI-2（Mobile Industry Processor Interface Camera Serial Interface 2）是一种被广泛应用于移动设备中的相机传感器接口标准，旨在提供一种高效且低功耗的方式来传输图像数据。此协议由MIPI（Mobile Industry Processor Interface）联盟制定，该联盟致力于为移动计算和通讯领域开发标准化的接口。 #### 二、MIPI CSI-2架构与关键技术 ##### 1. 串行接口 MIPI CSI-2采用串行接口设计，这意味着数据是按位顺序传输的，而不是并行传输。这种设计有助于减少信号线的数量，从而降低功耗和成本，并提高系统的集成度。 ##### 2. MIPI联盟 MIPI联盟成立于2003年，是一个由众多移动设备制造商和技术提供商组成的组织，其目标是为移动设备开发标准化的接口规范，包括显示接口、摄像头接口等。 ##### 3. MIPI CSI-2架构 MIPI CSI-2协议架构主要包括以下几层： - **物理层**：负责信号的发送与接收。 - **数据链路层**：负责数据的封装和解封装。 - **应用层**：提供高级功能，如错误检测和流控。 ##### 4. 协议层 MIPI CSI-2协议层可以进一步细分为两个子层： - **4.1 字节打包层**：该层主要负责将原始图像数据打包成适合传输的数据包格式。 - **4.2 LLP（Low Level Power）层**：LLP层是一种面向字节的、基于包的协议，支持不同大小的数据包传输，包括短包和长包格式。包之间由EOT-LPS-SOT（End Of Transmission-Low Power State-Start Of Transmission）序列隔开，以确保数据包之间的清晰分隔。 #### 三、传输模式与通道状态 MIPI CSI-2协议支持两种传输模式： - **LP（Low-Power）模式**：主要用于传输控制信号，最高传输速率为10MHz。 - **HS（High-Speed）模式**：用于高速传输数据，每条Lane的速率范围为80Mbps至1Gbps。 ##### 1. 通道状态 MIPI CSI-2协议定义了几种不同的通道状态： - **LP mode**（低功耗模式）有四种状态：LP00、LP01（0）、LP10（1）、LP11（Dp、Dn）。 - **HS mode**（高速模式）有两种状态：HS-0、HS-1。 每个状态对应的具体Dp和Dn电平定义如下： - **LP模式**：电压范围为0~1.2V。 - **HS模式**：电压范围为100~300mV，其中HS common level（共模信号）为200mV，swing（差模信号）为200mV。 以高通平台为例，具体的状态与电压对应关系已经明确给出，包括Single-ended lane states（LP模式）和differential lane states（HS模式）。 #### 四、操作模式与时序要求 在数据线上有三种可能的操作模式： - **Escape mode**：用于发送控制命令。 - **High-Speed (Burst) mode**：用于高速数据传输。 - **Control mode**：用于控制信号传输。 进入各种模式所需的时序如下： - **Escape mode**进入时序：LP11→LP10→LP00→LP01→LP00；退出时序：LP00→LP10→LP11。 - **High-Speed mode**进入时序：LP11→LP01→LP00→SoT(0001_1101)；退出时序：EoT→LP11。 - **Turnaround**进入时序：LP11→LP10→LP00→LP10→LP00；退出时序：LP00→LP10→LP11。 此外，在调试过程中，HS mode下的几个关键时序要求非常重要，包括T_LPX、T_HS-SETTLE、T_HS-TRAIL等。这些时序参数对于确保数据传输的正确性和系统的稳定性至关重要。 - **T_LPX**：接收器超时，检测时钟转换的缺失并禁用时钟通道HS-RX。 - **T_HS-SETTLE**：定义为从最后一个关联的数据通道转换(过渡)到LP模式后，发射器继续发送HS时钟的时间。 - **T_HS-PREPARE**：在任何相关数据通道开始从LP转换到HS模式之前，HS时钟将由发射器驱动的时间。 - **T_HS-ZERO**：在HS-0通道状态开始HS传输之前，发射机立即驱动时钟通道LP-00通道状态的时间。 - **T_HS-TRAIL**：从开始，HS接收器应该忽略任何时钟通道HS转换(过渡)的时间间隔。 MIPI CSI-2协议通过高效的串行接口和多种操作模式，为移动设备中的相机传感器提供了高性能、低功耗的数据传输方案。通过对协议的深入理解，可以更好地利用该技术来优化移动设备的设计和性能。