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泰享實(shí)測(cè)002:米皮香嗎？水哥為你深入解讀MIPI測(cè)試

（2024年11月23日更新）

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MIPI全稱移動(dòng)工業(yè)處理器接口(Mobile Industry Processor Interface)它是一個(gè)非營(yíng)利組織，專注于軟硬件標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，以滿足移動(dòng)終端的特殊需求。MIPI目的是簡(jiǎn)化軟硬件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，提高移動(dòng)設(shè)備的可重用性和兼容性，促進(jìn)處理器與外設(shè)界面的一致性。MIPI 規(guī)范移動(dòng)設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件接口，提高不同廠家生產(chǎn)的組件之間的相互操作能力，減少集成工作，加快移動(dòng)終端的產(chǎn)品開發(fā)周期。

MIPI技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

MIPI致力于打造移動(dòng)產(chǎn)品與汽車電子產(chǎn)品之間的信號(hào)互聯(lián)，在移動(dòng)產(chǎn)品中深耕多年，特別是在視頻流數(shù)據(jù)傳輸方面，應(yīng)用廣泛。MIPI聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)中有四種物理標(biāo)準(zhǔn)，即D-PHY、C-PHY、M-PHY和A-PHY。

D-PHY是MIPI第一個(gè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，D-PHY主要用于顯示接口DSI與攝像頭接口CSI視頻流數(shù)據(jù)傳輸。D-PHY它是當(dāng)今智能手機(jī)中應(yīng)用最廣泛的視頻流接口，也是最著名的MIPI標(biāo)準(zhǔn)。M-PHY是家庭的第二個(gè)成員，M-PHY主要用于數(shù)據(jù)傳輸，最常用的應(yīng)用場(chǎng)景是UFS。C-PHY是D-PHY其應(yīng)用場(chǎng)景及改良版D-PHY完全相同，C-PHY編碼更精致，數(shù)據(jù)傳輸效率更高。A-PHY是MIPI 聯(lián)盟最近宣布使用最新版本的汽車串行器-解串器 (SerDes) 物理層接口是為車載應(yīng)用定制的高速標(biāo)準(zhǔn)。在這之前MIPI有一套完整的通信協(xié)議Camera和Display 廣泛應(yīng)用于該領(lǐng)域D-PHY、C-PHY、M-PHY大數(shù)據(jù)量的物理傳輸，但這些物理層協(xié)議不能長(zhǎng)距離傳輸，A-PHY該設(shè)計(jì)旨在提供數(shù)據(jù)傳輸物理支持，以跨越整個(gè)車輛距離。最大傳輸距離可達(dá)15米，未來最大傳輸速度可達(dá)48米以上Gbps遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過LVDS的1.5Gbps。A-PHY幫助汽車行業(yè)加速高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和汽車環(huán)視系統(tǒng)的性能。

MIPI D-PHY基礎(chǔ)

D-PHY總線包含顯示和攝像頭DSI與CSI總線。D-PHY 與許多現(xiàn)有的移動(dòng)接口不同，它們可以處于差異模式( 高速) 和單端模式( 低功率) 實(shí)時(shí)切換取決于需要傳輸大量數(shù)據(jù)或節(jié)省功率。D-PHY 接口可以單工或雙工配置，支持一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)通路，可以靈活提供所需的鏈路。D-PHY數(shù)據(jù)傳輸采用1對(duì)源同步差分時(shí)鐘和1~4對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)線。采用數(shù)據(jù)傳輸DDR方法是在時(shí)鐘的上下邊緣傳輸數(shù)據(jù)。

D-PHY Tx 詳細(xì)說明物理信號(hào)實(shí)測(cè)視頻。

物理標(biāo)準(zhǔn)：Camera CSI接口和顯示屏DSI接口規(guī)范。

兩種傳輸方式：高速(HS)和低功耗(LP)，HS低壓差分信號(hào)用于模式，功耗大，但數(shù)據(jù)速率高，可支持100mV至300mV電壓范圍；LP單端信號(hào)用于模式，數(shù)據(jù)速率低，功耗低，支持0V至1.2V信號(hào)電平。保證了兩種模式的結(jié)合MIPI當(dāng)需要傳輸大量數(shù)據(jù)時(shí)，總線可以高速傳輸，也可以在低速模式下降低功耗，無需大數(shù)據(jù)傳輸。

在實(shí)際應(yīng)用中，傳輸模式混合交替：信號(hào)不斷在LP和HS之間切換；

最高數(shù)據(jù)率：High Speed 模式，80Mbps to 4.5Gbps；Low Power 模式，Up to 10Mbps。

總線端接：50歐姆，高速HS模式；Hi-Z高阻，低速LP模式。

MIPI D-PHY時(shí)序

1. 工作時(shí)，LP和HS交替出現(xiàn)模式；LP和HS端接電阻不同，電平不同，data rate不同；

2. LP主要作用是節(jié)能，空閑時(shí)間D-PHY會(huì)穩(wěn)定處于LP11.恒壓下功耗極低；HS其主要功能是數(shù)據(jù)傳輸，使用低壓差異傳輸信號(hào)Double Data Rate的方式(Data: Clock=2:1)；

3. LP狀態(tài)下Data 和Data-可以是相同的邏輯狀態(tài)，比如從LP到HS，會(huì)經(jīng)歷LP11 -> LP01 -> LP00 這三種狀態(tài)，LP11時(shí)Data 和Data-均處于高電平，LP00時(shí)處于低電平。

4. Clock有兩種不同的配置： Continuous和Normal，前者設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，后者更節(jié)能。

什么是 C-PHY？

C-PHY發(fā)送端有High、Mid、Low接收端計(jì)算三個(gè)信號(hào)電壓高度AB、BC、CA解碼時(shí)鐘間的差值，恢復(fù)時(shí)鐘，C-PHY狀態(tài)轉(zhuǎn)移有五種可能性。與D-PHY編碼不同于0和1的電平，C-PHY用狀態(tài)跳轉(zhuǎn)表示編碼，每個(gè)符號(hào)可編碼的數(shù)據(jù)是log25= 2.3219bit/sym，理論上，帶寬是D-PHY編碼效率大大提高了2.3219倍。

MIPI D-PHY和C-PHY時(shí)序比較

D-PHY有同步時(shí)鐘通道的源同步系統(tǒng)，C-PHY沒有同步時(shí)鐘，時(shí)鐘嵌入數(shù)據(jù)。D-PHY和C-PHY從線路上看，物理層結(jié)構(gòu)不同，C-PHY是A、B、C因?yàn)镸IPI C-PHY需要不傳輸時(shí)鐘CDR先恢復(fù)時(shí)鐘，再用恢復(fù)時(shí)鐘采樣數(shù)據(jù)，尋找同步頭。

MIPI D-PHY測(cè)試挑戰(zhàn)

MIPI D-PHY總線工作于LP與HS兩種工作狀態(tài)：LP（Low Power）最高工作速率不超過10Mbps，信號(hào)擺幅1.2V，端接阻抗為高阻；HS（High Speed）工作速率從80開始Mbps到4.5Gbps，信號(hào)擺幅200mV，50歐姆的端接阻抗。由于信號(hào)擺幅的差異，D-PHY信號(hào)測(cè)試需要較高的動(dòng)態(tài)范圍和較低的噪聲容量，信號(hào)質(zhì)量在實(shí)際測(cè)試中可能不理想，見下圖。

MIPI信號(hào)測(cè)試難點(diǎn)

1.CTS 測(cè)量項(xiàng)： 64 for D-PHY, 41 for C-PHY

2.HS和LP兩種完全不同的工作模式下的信號(hào)完整性和相應(yīng)的時(shí)間序

3.探頭焊接用于測(cè)量

4.測(cè)量精度:使用可靠的計(jì)算Inphi代理篩選出特定的波形，準(zhǔn)確測(cè)量

5.被測(cè)波形有時(shí)很差

6.自動(dòng)檢測(cè)跳變沿，測(cè)量項(xiàng)目

7.最小化探頭的負(fù)載效應(yīng)

8.板密度越來越高，試驗(yàn)點(diǎn)難以焊接

9.適應(yīng)自動(dòng)測(cè)試設(shè)置HS和LP模式

MIPI D-PHY解碼

在實(shí)際調(diào)試項(xiàng)目中，工程師通常需要找出設(shè)備異常工作的原因，而不僅僅是D-PHY還需要測(cè)試物理信號(hào)的一致性D-PHY以下是信號(hào)串行觸發(fā)和解碼功能D-PHY協(xié)議事件列表的解碼、同步、錯(cuò)誤報(bào)警和導(dǎo)出功能D-PHY開發(fā)和調(diào)試信號(hào)提供了極大的便利。

D-PHY實(shí)測(cè)眼圖

D-PHY Tx物理層測(cè)試參考配置

小結(jié)

MIPID-PHY Tx物理層信號(hào)一致性測(cè)試需要使用三個(gè)或四個(gè)探頭來檢測(cè)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)，然后使用實(shí)時(shí)示波器和 D-PHY Tx完成全自動(dòng)化測(cè)試的物理層一致性測(cè)試軟件，提高了測(cè)試效率，幫助工程師快速驗(yàn)證產(chǎn)品，加快產(chǎn)品市場(chǎng)化進(jìn)程。