什么是MIPI

　    随着客户要求手机摄像头像素越来越高同时要求高的传输速度传统的并口传输越来越受到挑战。提高并口传输的输出时钟是一个办法但会导致系统的EMC设计变得越来困难，增加传输线的位数是但是这又不符合小型化的趋势。采用MIPI接口的模组相较于并口具有速度快、传输数据量大、功耗低、抗干扰好的优点越来越受到客户的青睐并在迅速增长。

　　MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。MIPI（移动行业处理器接口）是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

　　MIPI 是专门在高速（数据传输）模式下采用低振幅信号摆幅，针对功率敏感型应用而量身定做的。图2比较了MIPI与其它差分技术的信号摆幅。

　　由于MIPI是采用差分信号传输的，所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计，关键是需要实现差分阻抗的匹配，MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80-125欧姆。

　MIPI联盟的MIPI DSI规范

　　1、名词解释

　　• DCS （DisplayCommandSet）：DCS是一个标准化的命令集，用于命令模式的显示模组。

　　• DSI， CSI （DisplaySerialInterface， CameraSerialInterface

　　• DSI 定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口。

　　• CSI 定义了一个位于处理器和摄像模组之间的高速串行接口。

　　• D-PHY：提供DSI和CSI的物理层定义

　　2、DSI分层结构

　　DSI分四层，对应D-PHY、DSI、DCS规范、分层结构图如下：

　　• PHY 定义了传输媒介，输入/输出电路和和时钟和信号机制。

　　• Lane Management层：发送和收集数据流到每条lane。

　　• Low Level Protocol层：定义了如何组帧和解析以及错误检测等。

　　• Application层：描述高层编码和解析数据流。

　Command和Video模式

　　• DSI兼容的外设支持Command或Video操作模式，用哪个模式由外设的构架决定

　　• Command模式是指采用发送命令和数据到具有显示缓存的控制器。主机通过命令间接的控制外设。Command模式采用双向接口

　　• Video模式是指从主机传输到外设采用时实象素流。这种模式只能以高速传输。为减少复杂性和节约成本，只采用Video模式的系统可能只有一个单向数据路径

　　MIPI规定了一个差分时钟通道（lane）和一个从1到4数量可扩展的数据通道，可根据处理器和外设的需求来调节数据率。而且，MIPI D-PHY规范只给出了数据率范围，并没有规定具体的工作速率。在一个应用中，可用的数据通道和数据率都由接口两端的器件决定。不过，目前可用的MIPI D-PHY IP内核可提供每数据通道高达1 Gbps的传输率，这种特性无疑意味着MIPI完全适用于当前及未来的高性能应用。

　　采用MIPI作为数据接口还有一大好处。由于MIPI DSI 和 CSI-2架构为新设计带来了灵活性，并支持XGA显示和高于8百万像素相机等令人瞩目的功能，故MIPI非常适合于新的智能电话和MID设计。有了具备MIPI功能的新处理器设计提供的带宽能力，现在就可以考虑利用单个MIPI接口来实现高分辨率双屏显示和/或双相机等新颖功能了。

　　在采用了这些功能的设计中，针对MIPI信号进行设计和优化的高带宽模拟开关，如飞兆半导体公司的FSA642，可用于多个显示屏或相机组件之间的切换。FSA642是一款高带宽三路 差分单刀双掷 （SPDT）模拟开关，能够实现两个外设MIPI器件之间共享一路MIPI 时钟通道和两路MIPI数据通道。这样的开关可以提供一些额外的优点：对未选择器件的杂散信号（stub）进行隔离，并提高布线和外设布局的灵活性。为了确保MIPI互连路径上的这些物理开关的成功设计，除带宽之外，还必须考虑以下一些主要的开关参数：

　　1. 关断隔离：为了保持有源时钟/数据路径的信号完整性，要求开关具备高效的关断隔离性能。对于200mV、最大共模失配（common-mode mismatch）5mV的高速MIPI差分信号，开关路径之间的关断隔离应该为-30dBm或更好。

　　2. 差分延迟差：差分对内部信号间的延迟差（skew）（差分对内延迟差）和时钟与数据通道差分交叉点之间的延迟差（通道间延迟差） 必需降至50 ps或更小。对于这些参数，这类开关的业界同类最佳延迟差性能目前在20 ps 到 30 ps之间。

　　3. 开关阻抗：在选择模拟开关时，第三个主要考虑事项是导通阻抗（RON） 和导通电容 （CON）的阻抗特性的折衷选择。MIPI D-PHY链路同时支持低功耗数据传输和高速数据传输模式。因此，开关的RON应该平衡选择以优化混合工作模式的性能。理想情况下，这一参数应该分别针对每一个工作模式而设定。结合每一模式的最佳RON，并保持很低的开关CON对保持接收端的压摆率（slew rate）十分重要。一般规则是，使CON 低于10 pF将有助于避免高速模式下通过开关的信号转换时间的恶化（延长）。

上图是个典型的理想差分设计状态为了保证差分阻抗线宽和线距应该根据软件仿真进行仔细选择。为了发挥差分线的优势差分线对内部应该紧密耦合走线的形状需要对称甚至过孔的位置都需要对称摆放差分线需要等长以免传输延迟造成误码。另外需要注意一点为了实现紧密的耦合差分，对中间不要走地线。PIN的定义上也最好避免把接地焊盘放置在差分对之间，指的是物理上2个相邻的差分线。

　　下面简单介绍MIPI的通道模式和线上电平。在正常的操作模式下，数据通道处于高速模式或者控制模式。在高速模式下，通道状态是差分的0或者1，也就是线对内P比N高时，定义为1，P比N低时，定义为0，此时典型的线上电压为差分200MV，请注意图像信号仅在高速模式下传输；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，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;MIPI协议规定控制模式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；比如LP11-LP01-LP00序列后，进入高速模式。下图为线上电平的图示。