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MIPI如何满足工业物联网需求

预计在未来十年中，工业物联网（IIoT）应用将大量增长，从而推动石油和天然气，食品和饮料，制药，化学，能源和采矿，半导体和制造业等流程行业以及航空航天等离散行业的生产率和效率提升。支持这种增长的新的物理网络系统的开发，将包括使用高分辨率相机来增强机器视觉，使用高分辨率显示器来实现丰富的用户界面以及用于连接传感器、执行器和其他设备的优化命令和控制界面。本文将介绍数十亿移动设备中实施的MIPI规范，如何为开发人员创建成功的设计，减少开发工作并降低许多IIoT应用成本。 MIPI D-PHY的信号质量的测试方法；设备MIPI测试USB测试

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（PhyLayer）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(HighSpeed)和LP(LowPower)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。

CSI接口

CSI-2是一个单或双向差分串行界面，包含时钟和数据信号。CSI-2的层次结构：CSI-2由应用层、协议层、物理层组成。

协议层包含三层：

像素/字节打包/解包层，

LLP(LowLevelProtocol)层， 设备MIPI测试USB测试MIPI D-PHY的接收端容限测试；

数据通路[D0:D3]的D0通路是双向通路，用于总线周转(BTA)功能。在主发射机要求外设响应时，它会在传输的数据包时向其PHY发出一个请求，告诉PHY层在传输结束(EoT)后确认总线周转(BTA)命令。其余通路和时钟都是单向的，数据在不同通路中被剥离。例如，个字节将在D0上传送，然后第二个字节将在D1上传送，依此类推，第五个字节将在D0上传送。根据设计要求，数据通路结构可以从一路扩充到四路。图3是1时钟3路系统上的数据剥离图。每条通路有一个的传输开始(SoT)和传输结束(EoP)，SoT在所有通路之间同步。但是，某些通路可能会在其他通路之前先完成HS传输(EoT)。

液晶屏接口类型有LVDS接口、MIPIDSIDSI接口（下文只讨论液晶屏LVDS接口，不讨论其它应用的LVDS接口，因此说到LVDS接口时无特殊说明都是指液晶屏LVDS接口），它们的主要信号成分都是5组差分对，其中1组时钟CLK，4组DATA（MIPIDSI接口中称之为lane），它们到底有什么区别，能直接互联么？在网上搜索“MIPIDSI接口与LVDS接口区别”找到的答案基本上是描述MIPIDSI接口是什么，LVDS接口是什么，没有直接回答该问题。深入了解这些资料后，有了一些眉目，整理如下。首先，两种接口里面的差分信号是不能直接互联的，准确来说是互联后无法使用，MIPIDSI转LVDS比较简单，有现成的芯片，例如ICN6201、ZA7783；LVDS转MIPIDSI比较复杂暂时没看到通用芯片，基本上是特制模块，而且原理也比较复杂。其次，它们的主要区别总结为两点：1、LVDS接口只用于传输视频数据，MIPIDSI不仅能够传输视频数据，还能传输控制指令；2、LVDS接口主要是将RGBTTL信号按照SPWG/JEIDA格式转换成LVDS信号进行传输，MIPIDSI接口则按照特定的握手顺序和指令规则传输屏幕控制所需的视频数据和控制数据。MIPI物理层一致性测试是一种用于检测MIPI接口物理层性能是否符合规范的测试方法；

MIPI D-PHY的接收端容限测试

除了对于D-PHY设备的发送的信号质量有要求以外，MIPI协会还规定了对于接收端的容限要求，D-PHY的CTS规定的接收端的测试项目主要包含以下几个部分。

(1)LP信号电平和时序的判决容限(GROUP1:LP-RXVOLTAGEANDTIMINGREQUIREMENTS):其中包含了被测件对于LP信号高电平、低电平的判决阈值和容限对于脉冲宽度的判决容限测试等。(TestIDs:2.1.1，2.1.22.1.3,2.1.4,2.1.5.2.1.6，2.1.7，2.1.8)

(2)LP状态下的指令时序判决容限(GROUP2:LP-RXBEHAVIORALREQUIREMENTS):其中包含了被测件在LP状态下对于初始化、唤醒、Escape模式切换指令时序的判决容限测试等。(TestIDs:2.2.1，2.2.2,2.2.3，2.2.4，2.2.5,2.2.6,2.2.7，2.2.8) Global Operation的测试；设备MIPI测试USB测试

MIPI应用的物理层标准是D-PHY；设备MIPI测试USB测试

电路结构

在高速模式下，主机端的差分发送模块以差分信号驱动互连线，高速通道上呈现两种状态，differentia-0differential-1，从属端的高速接收单元将低摆幅的差分数据通过高速比较器转换成逻辑电平。在串行转并行模块中，高速时钟对数据进行双沿采样，将高速串行数据转换成两路并行数据，交给后续数字电路处理。高速接收单元的总体电路结构。

输入终端电阻由于输入数据信号频率高，需要进行阻抗匹配，因此在比较器的差分输入端dp/dn之间跨接了100欧姆终端电阻，由开关进行控制，当系统要进行高速数据传输时，就将该终端电阻使能。由于电阻值随工艺角、温度笔变化比较大，因此在终端电阳RO(50欧姆)的其础上增加了一个电阳，分别由三位控制信号控制，可通过改变控制字改变电阻大小，使终端电阻值在各工艺角及温度下均能满足协议要求。比较器终端电阻电路结松。 设备MIPI测试USB测试