MIPI CSIDSI 简介及信号和协议测试方法.pdf

MIPI CSI/DSI 简介及信号和协议测试方法 --李凯 一、MIPI CSI/DSI 简介 对于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 ,T I 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。 MIPI 组织主要致力于把移动通信设备内部的接口标准化从而减少兼容性问题并简化设 计。下图是按照MIPI 组织的设想未来智能移动通信设备的内部架构。 目前已经比较成熟的MIPI 应用有摄像头的CSI 接口、显示屏的DSI 接口以及基带和射频 间的DigRF 接口。UFS、LLI 等规范正在逐步制定和完善过程中。 CSI/DSI 的物理层（Phy Layer）由专门的WorkGroup 负责制定，其目前采用的物理层标 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。 由于MIPI D-PHY 的信号比较复杂，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，Agilent 提供了基于示波器和逻辑分析仪的MIPI D-PHY 测试平台。 二、MIPI CSI/DSI 物理层（D-PHY）的信号质量测试方法 MIPI D-PHY的信号质量的测试方法主要参考MIPI协会发布的CTS (D-PHY Physical Layer Conformance Test Suite)。要进行MIPI 信号质量的测试，首先要选择合适带宽的示波器，按 照MIPI 协会的要求，测试MIPI 的信号质量至少需要4GHz 带宽的示波器。为了提高测试的 效率，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 Lane 的情况可以每条Lane 分别测试。 对于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）并结合协会提供的RTB （Reference Termination Board）进行信号测试。 而对于系统厂商如手机厂商等，由于系统设计已经完成，要进行 MIPI 的信号测试只能 使用焊接或点测探头连接PCB 上的实际信号进行测试，以下是典型的连接图。 测试系统的核心是Agilent 的U7238A MIPI 一致性测试软件平台，这个软件采用图形化 的界面指导用户完成测试参数的设置和连接，并自动完成信号质量的测试和测试报告的生成。 下图是软件的设置界面和测试报告。 除了做信号质量的测试以外，为了方便复杂问题的调试和分析，Agilent 还在示波器上 提供了N8802A 的MIPI D-PHY 的协议触发和解码方案，通过简单的设置