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MIPI技术测试白皮书

热度 1已有 423 次阅读2024-4-18 15:09

MIPI 联盟下面有不同的 WorkGroup，分别定义了一系列的手机等移动设备内部接口标准，比如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风 / 扬声器接口 SLIMbus 等。

下图是其目前的整个的系统框图：

MIPI D-PHY

1. MIPI D-PHY 架构

D-PHY 采用 1 对源同步的差分时钟和 1 ～ 4 对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用 DDR 方式，即在时钟的上下边沿都有数据传输。

Lane 有高速和低功耗两种收发器，所以 D-PHY 的物理层支持 HS(High Speed) 和 LP(Low Power) 两种工作模式。HS 模式下采用低压差分信号，功耗较大，但是可以传输很高的数据速率（数据速率为 80M ～ 4.5Gbps），支持 100mV 到 300mV 的电压范围；LP 模式下采用单端信号，数据速率很低（<10Mbps），但是相应的功耗也很低，支持 0V 到 1.2V 信号电平。两种模式的结合保证了 MIPI总线在需要传输大量数据（如图像）时可以高速传输，而在不需要大数据量传输时又能够减少功耗。

下图是 HS 和 LP 模式下的信号电平示意图。右图是用示波器捕获的 MIPI D-PHY 信号，可以清楚地看到 HS 和 LP 信号。

▲图：MIPI D-PHY 时序

2. MIPI D-PHY 物理层测试方案

MIPI D-PHY 的信号复杂，要保证接口信号和协议的一致性需要很复杂的测试。为了提高测试的效率，是德科技针对 MIPI D-PHY 提供了全套的自动化解决方案，根据 MIPI D-PHY 各版本的速率及规格参数需要选择合适带宽的示波器，按照 MIPI 协会的要求，针对不同速率的 MIPI 版本示波器带宽如下：

测试中推荐采用 4 支探头分别连接 clk+/clk- 和 data+/data- 信号进行测试，对于有多条数据 Lane 的情况，可以每条 Lane 分别测试。

MIPI 模组或芯片的测试可以根据 MIPI 协会推荐的方法设计评估板 TVB（Test Vehicle Board）把信号输出转换成标准的 SMA 接口输出，并结合协会提供的 RT（BReference Termination Board）进行信号测试。RTB 板提供标准的匹配切换以及不同的线路容性的选择，如下图：

为了提高测量的效率及精准度，是德科技提供了自动化测试软件 D9020DPHC，可以快速而轻松地验证和调试 D-PHY 数据链路。

图：D9020DPHC 自动化测试软件

3. D-PHY 方案：

D-PHY 发射机 Tx 测试典型配置：

D-PHY 接收机测试：

MIPI C-PHY

1. MIPI C-PHY 架构

C-PHY 并不是严格意义上的差分信号线。而是更像我们的工业用电一样，它使用三根信号之间的差作为信号判断。其三根信号之间必然有一根在 3/4V 一根在 1/2 V 一根在 1/4V。三根线在同一时刻的状态一定不同，因此其有六个不同的状态。协议中使用 +x，-x, +y，-y, +z，-z 代表。显然的，实现嵌入时钟的目的是为了增加带宽，肯定会涉及到编码，物理层的结构必然是完全不同，单从线路上看，C-PHY 是一个 A/B/C 三线系统。

▲图：MIPI C-PHY 结构框图

MIPI C-PHY 不传输单独的时钟，必须 CDR 先恢复时钟，然后再用恢复的时钟采样数据并寻找同步头，最后还需要进行数据解码恢复出最初的发送的内容（发送端的过程相反）。

C-PHY 物理链路（A/B/C 线）上传输的是不同的电平，通过 A-B，B-C， C-A 的电平运算，恢复出 +x，-x，+y，-y，+z，-z 六种不同的线态，通过前后线态的旋转方向，相位和极性恢复出编码符号，再通过连续 7 组符号解码出 16bit 的数据，整个过程见下图。

2. MIPI C-PHY 物理层测试方案

根据 MIPI C-PHY 各版本的速率及规格参数需要选择合适带宽的示波器，按照 MIPI 协会的要求，针对不同速率的 MIPI 版本示波器带宽及连接方式如下：

借助用于 Infiniium 示波器的 MIPI C-PHY 一致性测试软件，您可以快速而轻松地验证和调试 C-PHY 数据链路，如下图：

C-PHY 发射机 Tx 测试典型配置：

C-PHY 发射机 Tx 测试典型配置：

MIPI M-PHY

1. MIPI M-PHY 架构

MIPI M-PHY 专为需要快速通信通道以实现高分辨率图像，高视频帧速率和大型显示器或存储器的数据密集型应用而设计。它是一种多功能 PHY，为工程师提供配置选择和跨行业平台开发的能力，以有效地解决多个市场。它可以互连智能手机，可穿戴设备，个人电脑甚至大型系统（如汽车）中的组件。

它提供两种传输模式，具有不同的比特信号和时钟方案，旨在用于不同的带宽范围，以在更广泛的数据速率范围内实现更好的功效。可达到的峰值传输速率在一个通道上为 11.6 Gbps，在四个通道上为 46.4 Gbps。每个通道的高带宽可以减少所需的通道数量。此功能对于可穿戴设备和智能手机以及需要在机械铰链内安装互连的笔记本电脑尤其实用。

M-PHY 的通道结构如下图所示：