Mipi協議詳解

一、Mipi簡介

Mipi（Mobile Industry Processor Interface），移動產業處理器接口，是一種MIPI協議規範。MIPI的目的是在移動設備領域提供跨製造商的接口標準。它允許系統門戶芯片和其他芯片，例如目標顯示器，成為同一基礎板的一部分並交換數據。Mipi協議涉及很多領域，例如攝像頭、顯示器、傳感器、調光等等。

二、Mipi協議結構

MIPI協議具有多層結構，這種層次結構的每個層次都有特定的功能。它由底層到頂層的這樣五層組成：

• 物理層（physical layer）：負責將信息從發送端轉換成電信號，在接收端將電信號轉換成信息，當然還必須確保發射端的電信號能夠在接收端進行解碼。它包括接插件、傳輸線、等。
• 數據鏈路層（data link layer）：處理數據的包，一旦物理層完成了一個數據包的傳輸，那麼數據鏈路層就會負責創建一個數據幀，並且將該數據幀發送給網絡層，同時，還會將接收到的數據包傳遞給物理層，以便數據包能夠被還原成電信號。它包括了編碼和解碼部分。
• 網絡層（network layer）：工作於數據鏈路層之上，處理不同的網絡之間的傳遞，也就是說，它負責在源地址和目的地址之間進行路由選擇。隨後，網絡層會通過傳輸控制模塊，將數據分配到會話層、表示層等等。
• 會話層（session layer）：該層主要負責同步，這意味着，在會話層上發送的數據包必須保證傳輸的時序，否則就會導致數據衝突。該層可以完成“半關閉”、“全關閉”等操作。
• 表示層（presentation layer）：為用戶提供格式獨立的協議數據單元，以及如何解析和表示數據流的方法。為上層提供更多的抽象，擔當類似壓縮、解碼、數據加密等任務。

三、MIPI-CSI2協議

MIPI-CSI2協議（MIPI Camera Serial Interface 2），是MIPI工作組定義的攝像頭設備的串行接口協議。CSI2協議包含了三個通道：像素數據通道、控制通道和輔助數據通道。 CSI-2協議最大的優點是使得它只需要數據組，而不需要同步信息來從接口讀數據。

// MIPI-CSI2協議接口示例代碼
void mipi_csi2_config()
{
   uint8_t data =
        (0x6 << 0) |   // MIPI DPHY最高速率 720Mbps
        (0x0 << 4) |   // long packet 發送使能
        (0x0 << 7) |   // 物理通道數
        (0x2 << 8) |   // M-0狀態的一個CLK周期插入的像素數
        (0x0 << 10) |  // 寬度限制使能
        (0x3 << 12) |  // 第一個數據包延遲
        (0x3 << 16) |  // 頻道模式配置
        (0x0 << 19) |  // 上電state per lane設置
        (0x1 << 28);   // 高速模式
    write_reg(CSI2_CTRL_REG, data);
}

四、MIPI-DPHY協議

MIPI DPHY（MIPI領域專用物理層），是攝像頭與芯片之間進行傳輸時用到的物理層協議，主要用於從攝像頭髮送數據到處理器。 DPHY是MIPI協議棧中最基礎的協議之一，提供了基於物理層的接口規範，使得從攝像頭到圖像處理器的速度可以提高到幾百Mbps或千Mbps級別。

// MIPI DPHY協議接口示例代碼
void mipi_dphy_config()
{
    uint32_t data =
        (0x3 << 0) |   // DPHY離線狀態最大等待持續時間
        (0x1 << 4) |   // 單個數據時鐘之間的最小間隔時間（單位：ns）
        (0x1 << 8) |   // Lane使能
        (0x0 << 12) |  // Lane速度
        (0x1 << 16) |  // Line解析度
        (0x1 << 20) |  // Picture解析度
        (0x0 << 24) |  // LP時鐘暫停模式，不使能
        (0x3 << 28);   // 發送模式，2lanes
    write_reg(DPHY_RX_CTRL_REG, data);
}

五、MIPI-DSI協議

MIPI-DSI協議（MIPI Display Serial Interface），是在MIPI Alliance組織中制定的用於移動設備顯示器芯片和其他芯片之間高速串行數據傳輸的協議。用於連接處理器或GPU和顯示屏，以實現視頻和圖形顯示的傳輸。

// MIPI-DSI協議接口示例代碼
void mipi_dsi_config()
{
    uint8_t data;
    // 具體配置參數根據不同情況進行調節
    write_reg(DSI_CMD, 0x2A);
    write_reg(DSI_DATA, 0x00);
    ...
}

六、Mipi協議在手機中的應用

Mipi協議在手機中廣泛應用，最常見的是在攝像頭和顯示器驅動中。例如，當用戶使用拍照功能時，攝像頭會把信號傳輸給芯片，通過Mipi協議傳輸到處理器進行後續處理；當用戶觀看視頻內容時，顯示器從處理器中獲取圖像信號，並通過Mipi協議進行傳輸，在屏幕上顯示出來。

七、總結

MIPI協議層次結構清晰，分別對於不同的領域進行了規定，使得其具有廣泛的適用性。CSI2是攝像頭傳輸處理器信號的最好方案，而DSI在移動設備領域中則是顯示器信號的常用方案，而DPHY作為MIPI協議體系的最底層，其性能對於整個MIPI協議的穩定性具有十分關鍵的作用。