MIPI D-PHY介绍

前言:
  本篇文章对MIPI D-PHY进行介绍。

1 什么是MIPI D-PHY

  MIPI D-PHY是由MIPI联盟制定的一种高速、低功耗、高性价比的物理层规范。您可以把它想象成“电子高速公路”，它定义了芯片之间进行通信时所用的电线、电气信号、时序规则和底层协议。
  它最常用于移动设备（如智能手机、平板电脑），将应用处理器连接到摄像头和显示屏等外围设备。这就是为什么你经常听到“MIPI CSI-2”（用于摄像头）和“MIPI DSI”（用于显示屏）的原因——它们都是使用 D-PHY 作为其物理“运输工具”的更高层协议。
  MIPI D-PHY的优势如下。

  • 高带宽 : 支持高达 4.5 Gbps/lane 的数据速率（在 D-PHY v1.2 中），能够传输高分辨率视频和图像数据。
  • 低功耗 : 这是其关键优势。它采用低摆幅差分信号，并且在不需要高速传输时可以切换到极低功耗的模式。
  • 低电磁干扰 : 使用差分信号对，能有效抵抗外部噪声干扰，同时自身产生的电磁干扰也较小。
  • 成本效益 : 引脚数量少，布线简单，有助于降低系统整体成本和电路板复杂度。

2 工作模式

  • 高速模式(HS, High speed)

    • 目的： 用于传输大量数据，如视频帧或高分辨率图像。
    • 信号： 使用差分信号。每个通道由一对导线（Dp 和 Dn）组成，通过两者间的电压差来传输数据。这种方式抗干扰能力强。
    • 特点：
      • 信号电压摆幅低（通常 ~200mV），功耗和EMI低。
      • 始终是单向通信（从主机到从机，或从从机到主机）。
      • 需要专门的时钟通道来同步数据。

  • 低功耗模式(LP, Low power)

    • 目的： 用于控制通信、传输指令、或在不传输大量数据时维持连接。
    • 信号： 使用单端信号。每根导线（Dp, Dn）相对于一个共同的参考地来判定高低电平。
    • 特点：
      • 信号电压摆幅高（通常 0-1.2V），传输速度慢，但稳定可靠。
      • 支持双向通信，主机和从机可以互相发送指令。
      • 在 LP 模式下，功耗极低。

  当不传输数据时，通常处于超低功耗状态，此时只传输一些指令。

3 信号通道

  一个完整的 D-PHY 链路由一个时钟通道和至少一个数据通道组成。可以根据带宽需求增加数据通道的数量。

  • 时钟通道：
    • 始终由主机驱动。
    • 在高速模式下为数据接收端提供采样时钟。
    • 包含一对差分信号（CLKp, CLKn）。
  • 数据通道：
    • 可以是单向的（用于高速模式）或双向的（用于低功耗模式）。
    • 每个通道包含一对信号（Dp, Dn）。
    • 常见的配置有 1、2 或 4 个数据通道。

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