mipi技术发展及测试方案.doc

MIPI 技术的发展、常见问题及测量方法 安捷伦科技(中国)有限公司 马卓凡 2012.7 最近一段时间有不少手机芯片、智能手机、摄像头和显示模块客 户等对 MIPI 的测试方案很感兴趣，对传统的无线应用的客户来说，这 个领域还是比较新的，作者写作本文的目的是对 MIPI 技术的发展状况 及 D-PHY 测试中常见的问题、测试内容、方法进行梳理，以及对 MIPI 标准的进展进行总结，希望能帮助读者更加深入理解这个总线的测试原 理和方案。 MIPI 的概况 随着 3G、LTE 以及 4G 标准的发展，智能手机也呈现爆炸式增长， 手机也不再仅仅是简单的语音通话和收发短信的工具，而越来越成为一 个智能终端，除了手机的基本功能之外，它还能实现高分辨率显示，高 像素拍照，高速的数据下载传输，以及高性能的图形处理及软件处理能 力。从内在来看，这推动着芯片间及模组间的数据传输速率呈指数性增 长，另一个方面，为了能够简化设计和提高芯片间及模组间的兼容性， 统一的接口标准也是一大发展趋势。 MIPI 联盟正是在这样的技术发展背景下应运而生，它的全称是 Mobile Industry Processor Interface (移动产业处理器接口) 。这个联盟是 一个开放的会员制组织，旨在推进标准化的应用处理器接口，鼓励所有 移动设备行业的公司参加，其中包括半导体厂商，软件厂商，IP 供应商， 外围设备制造商，测试实验室和终端产品的制造商。根据 MIPI 联盟官 方网站 MIPI.org 上引用的 IPNes 提供的研究报告预计，到 2013 年 MIPI 规范在智能手机中的普及率将达到 100%，到 2015 年在其它类型手机中 也将达到 90%。 MIPI 联盟的目的是在移动设备比如智能手机和平板电脑等硬件和 软件建立接口标准，通过一套标准的硬件接口，将各种外设产品及不同 的供应商产品能够与众多的处理器或 SOC 能够兼容对接。另外软件的标 准化也会提高设计可重用性，降低参与者的进入市场的时间。 下图来源于 MIPI 官方网站，这张图给出了 MIPI 涵盖的所有的接口 总线。MIPI 联盟已经完成了在物理层接口标准（D-PHY 标准和 M-PHY 标准），相机接口（CSI），显示屏接口（DSI），基带与射频 IC 之间的 接口（DigRF 标准），通用闪存总线(UFS，属于 JEDEC 标准)等等，甚至 定义了芯片间互联超高速总线(SSIC，基于 USB3.0 标准)也在最近刚刚发 布。 从上图可见，基于不同的协议标准和应用，物理层将采用统一的 MIPI D-PHY 和 M-PHY 标准，早期主要是摄像头接口(CSI)和显示接口标准 (DSI)在驱动着 MIPI D-PHY 标准，统一的物理层接口方便了系统设计采用 不同厂商的芯片和模组的兼容。随着显示屏的分辨率的提升，摄像头传 感器的像素提升，MIPI D-PHY 的信号速率也要求越来越高，D-PHY 标准 支持的单一 lane 信号速率甚至达到 1.5Gbps。但在未来由于更高的需求， MIPI 总线速率还会进一步提升，举一个例子，如果手机上的 12bit 的 12M 像素相机拍摄视频，如果原始数据刘以 30fps 的速率传输，信号速 率就会达到 12M x 12-bit x 30fps = 4.32Gbps。未来除了显示和摄像头接 口之外，DigRF v4，UFS, LLI，CSI-3, DSI-2 都会统一采用新的 MIPI M-PHY 的标准。2012 年 7 月 13 日，MIPI 组织发布了经过 MIPI 成员的讨论后 刚刚发布了 M-PHY 2.0 标准，感兴趣的读者可以到 MIPI 的网站去下载， 该标准支持 MIPI HS-Gear2，也为 HS-Gear3 做好了准备。 MIPI M-PHY 和 MIPI D-PHY 的差异 M-PHY 相对于 D-PHY 来说，为了支持更高的数据吞吐能力，以及 实现更低的功耗，M-PHY 采用了高速串行总线经常采用的机制，比如 8b/10b 编码，采用内嵌时钟，接收端使用 CDR 做时钟恢复。这样做的 另一个目的也是为了更好的覆盖 DigRF V4, UniPro 等协议和应用。归纳 来说，D-PHY 和 M-PHY 的主要差异如下： MIPI D-PHY MIPI M-PHY 链路传输机制 单向或半双工 全双工 每个链路数据速率 HS, High Seed LP, Low Power 80 Mb/s ~ 1? , 2? , 5 Gb/s (极限 1Gb/s) ~ 1? , 3 , 6 Gb/s 10 Mb/s 10k-600Mb/s 电气特性 HS LP SLVS-200 SLVS-120 LVCMOS1.2V SLVS-20