[科普]手机MIPI接口技术

admin

    现代的智能手机来说，其内部要塞入太多各种不同接口的设备，给手机的设计和元器件选择带来很大的难度。下图是一个智能手机的例子，我们可以看到其内部存储、显示、摄像、声音等内部接口都是各不相同的。即使以摄像头接口来说，不同的摄像头模组厂商也可能会使用不同的接口形式，这给手机厂商设计手机和选择器件带来了很大的难度。

     MIPI (Mobile Industry Processor Interface)是2003年由ARM, Nokia, ST ,TI等公司成立的一个联盟，目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化，从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。MIPI联盟下面有不同的WorkGroup，分别定义了一系列的手机内部接口标准，比如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口SLIMbus等。统一接口标准的好处是手机厂商根据需要可以从市面上灵活选择不同的芯片和模组，更改设计和功能时更加快捷方便。下图是按照MIPI的规划下一代智能手机的内部架构。


MIPI是一个比较新的标准，其规范也在不断修改和改进，目前比较成熟的接口应用有DSI(显示接口)和CSI（摄像头接口）。CSI/DSI分别是指其承载的是针对Camera或Display应用，都有复杂的协议结构。以DSI为例，其协议层结构如下：


CSI/DSI的物理层（Phy Layer）由专门的WorkGroup负责制定，其目前的标准是D-PHY。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。


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～1Gbps）； 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。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。下图是用示波器捕获的MIPI信号，可以清楚地看到HS和LP信号。



MIPI还是一个正在发展的规范，其未来的改进方向包括采用更高速的嵌入式时钟的M-PHY作为物理层、CSI/DSI向更高版本发展、完善基带和射频芯片间的DigRF V4接口、定义高速存储接口UFS(主要是JEDEC组织)等。当然，MIPI能否最终成功，还取决于市场的选择。





当前，终端市场要求新设计具有更低功耗、更高数据传输率和更小的PCB占位空间，在这种巨大压力之下，一些智能化且具有更高性能价格比的替代方案开始逐渐为相关设计人员所采用。现在使用的几种基于标准的串行差分接口当中，MIPI接口在功率敏感同时又要求高性能的移动手持式设备领域中的增长极为迅速。而基带和显示器/相机模块对MIPI显示器串行接口(Display Serial Interface，DSI)和相机串行接口(Camera Serial Interface，CSI-2)协议的广泛采纳，正是这种增长的主要推动力。DSI和CSI-2是分别针对显示器和相机要求的逻辑层(logical-level)协议，它们通过物理互连对主机与外设之间的数据进行管理、差错和通信。MIPI D-PHY规定了连接处理器和外设的物理层的物理及电气特性，这些MIPI接口为服务移动设备市场而专门设计。下图所示为显示器与相机路径上的MIPI接口的顶层模块示意图。



关于MIPI的标准组织--MIPI联盟，请相关信息如下：

一. 业务范围
   MIPI联盟鼓励所有手机行业内的公司加入，包括：手机设备制造商、半导体厂商、软件厂商、系统供应商、外围设备制造商、知识产权提供商、其他公司。


二. 组织架构

  通过吸纳移动行业内其他重要厂商，MIPI联盟将使更广泛的移动市场享受到开放性标准的益处。MIPI标准将提升应用处理器接口的一致性，在加速向用户提供移动设备的同时促进移动设备的重复使用和兼容性。

英特尔副总裁兼Cellular Handheld集团总经理Gadi Singer说：“移动电话行业的发展将在很大程度上取决于其广泛采用先进、可互操作的标准产品的能力----这是将来的发展趋势。随着新成员的加入，MIPI联盟正日益成长为开放性行业标准的主要推动者。英特尔期望以积极主动的态势，帮助引领移动电话行业开放性标准平台接口的发展。”

MIPI的所有成员有可能参加3月23日至25日在法国苏菲亚科学园区（Sophia Antipolis）举办的发布会。此次发布会包括导入阶段、董事会以及工作组首次会议。有关此次会议的更多信息将于不久公布。MIPI工作组成员将立即开始合作，开发新的接口规范，以适用于应用处理器，以及照相机、显示屏、基带调制解调器等移动终端外围设备。

联盟正积极吸纳新成员以参与下一代标准的建设。MIPI联盟可吸纳不同层级的成员，成员所得益处与其贡献成正比。基本层级的成员可使用规范，而其他层级的成员可加入工作组以确定规范。

移动行业处理器接口（MIPI）联盟由ARM、诺基亚、意法半导体和德州仪器发起成立。作为移动行业领导者的合作组织， MIPI联盟旨在确定并推动移动应用处理器接口的开放性标准。借助于这些开放性标准，MIPI联盟可为移动应用处理器的标准硬件和软件界面确立规范，在整个行业价值链中鼓励开放性标准的采用，从而加速向移动用户推广新服务的进程。MIPI联盟计划专注于微处理器、外围设备和软件界面，以完善现有的标准。

三. 成员

  Gartner公司的首席分析师Alan Brown表示：“为应用处理器和移动终端的外围设备开发的开放性接口规范将得到日益广泛的采用，这将为移动行业带来有益的影响。毫无疑问，MIPI联盟吸纳的新成员使该联盟的重要性得到提高，并强化了联盟在设定所在领域标准时的影响力。”

   联盟成员几乎遍及每一个移动领域，包括主要的移动电话贴牌生产厂商、外围设备制造商、应用处理器生产商、存储器供应商、软件开发商和知识产权持有者。新成员包括安捷伦科技、ATI科技、Atsana、奥地利微电子、Cambridge Silicon Radio、Dice、Emblaze Semiconductor、爱立信移动平台、FASL LLC、Icera Semiconductor、Imagination Technologies、IMEC、Infineon Technologies、Marvell International、明导、M-Systems、美国国家半导体、NeoMagic、Nvidia、Omnivision、飞利浦电子、Renesas Technologies、三星电子、精工爱普生、Sendo、西门子、索尼爱立信、Symbian、Synaptics、东芝、Transchip Israel Research、TTPCom和中星微电子公司。除了这些新成员，MIPI联盟还包括ARM、诺基亚、意法半导体和德州仪器这四家发起公司。

四. 工作组

MIPI联盟下设工作组，负责具体事务。

Camera工作组

Device Descriptor Block工作组

DigRF工作组Display工作组

高速同步接口工作组

接口管理框架工作组

低速多点连接工作组

NAND软件工作组

物理层工作组

软件工作组

系统电源管理工作组

检测与调试工作组

统一协议工作组

katebabypp1975

:)WOW! Wonderful