MIPI-CSI-2-协议介绍

MIPICSI-2D-HPY协议介绍主要内容MIPI联盟2MIPICSI-2架构34协议层物理层5关于串行接口11、串行接口一般采用差分结构，利用几百mV的差分信号，在收发端之间传送数据。串行比并行相比：更节省PCB板的布线面积，增强空间利用率；差分信号增强了自身的EMI抗干扰能力，同时减少了对其他信号的干扰；低的电压摆幅可以做到更高的速度，更小的功耗；2、差分接口传输的是电流信号，在接收端可以通过差分对之间串接适当阻值的电阻，得到电压信号。一、关于串行接口1、MIPI（移动行业处理器接口）是MobileIndustryProcessorInterface的缩写。MIPI联盟是一个开放的会员制组织。2003年7月，由美国德州仪器（TI）、意法半导体（ST）、英国ARM和芬兰诺基亚（Nokia）4家公司共同成立。MIPI联盟旨在推进手机应用处理器接口的标准化。该组织结集了业界老牌的软硬件厂商包括最大的手机芯片厂商TI、影音多媒体芯片领导厂商意法、全球手机巨头诺基亚以及处理器内核领导厂商ARM、还有手机操作系统鼻祖Symbian。随着飞思卡尔、英特尔、三星和爱立信等重量级厂商的加入，MIPI也逐渐被国际标准化组织所认可。MIPI发展至今已经有90多个会员加入，形成了完整的产业联盟。目前，MIPI联盟的董事成员包括英特尔、摩托罗拉、诺基亚、恩智浦、三星、意法半导体、德州仪器。二、MIPI联盟2、该组织下设了：高速多端链接工作小组(High-SpeedMultipointLinkWorkingGroup，包含基带、应用处理器、相机模组、蓝牙、和Wi-Fi之间的高速连接)、软件工作小组、显示接口工作小组、存储界面以及负责市场的工作小组。工作组名称和相应规范名称如下：1）Camera工作组：*MIPICameraSerialInterface1.0specification，*CameraSerialInterface2v1.0(CSI-2)；2）DeviceDescriptorBlock工作组：暂无规范；3）DigRF工作组：*DigRFBASEBAND/RFDIGITALINTERFACESPECIFICATIONVersion1.12；4）Display工作组：*DBI-2，*DPI-2，*DSI，*DCS；5）高速同步接口工作组：*HSI1.0；6）接口管理框架工作组：暂无规范；7）低速多点连接工作组：*SLIMbus；8）NAND软件工作组：暂无规范；9）物理层工作组：*D-PHY:MIPID-PHYSpecificationv1.00，MIPID-PHYSpecificationv0.90.00，MIPID-PHYSpecificationv0.65，*M-PHY；10）软件工作组：暂无规范；11）系统电源管理工作组*SPMI；12）检测与调试工作组：暂无规范；13）统一协议工作组：*UniPro1point-to-point*PIE三、MIPICSI-2架构3.1总体情况1.CSI-2是一个单或双向差分串行界面，包含时钟和数据信号。2.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：.象素/字节打包/解包层，.LLP(LowLevelProtocol)层，.LANE管理层；*物理层规范了传输介质、电气特性、IO电路、和同步机制,物理层遵守MIPIAllianceStandardforD-PHY，D-PHY为MIPI各个工作组共用标准；3.所有的CSI-2接收器和发射器必须支持连续的时钟，可以选择支持不连续时钟；连续时钟模式时，数据包之间时钟线保持HS模式，非连续时钟模式时，数据包之间时钟线保持LP11状态。4.应用举例（2通道）：5.发送端结构：6.接收端结构：7.总体结构：CSI2协议层CSI2协议层应用层应用层D-PHY物理层D-PHY物理层板级传输，连线延时不能超过2ns!！四、协议层4.1、字节打包层：*因为LLP(LowLevelProtocol)层是一个面向字节的，基于包的协议；所以在LLP之前必须进行字节打包；*针对除了Raw8、JPEG8等几种数据本身是8bit的外，Raw10、YUV422、RGB565、RGB555、RGB444等都需要特定的数据顺序：*YUV422：CB0Y0CR0Y1CB2Y2CR2Y3CB4Y4CR4………*RGB565：{G[4:2],B[7:3]},{R[7:3],G[7:5]}………*RGB555：{G[4:3],1’B0,B[7:3]},{R[7:3],G[7:5]}………*RGB444：{G[4],2’B10,B[7:4],1’B1},{R[7:4],1’B1,G[7:5]}………*Raw10：D0[9:2],D1[9:2],D2[9:2]D3[9:2],{D3[1:0],D2[1:0],D1[1:0],D0[1:0]},D4[9:2],D5[9:2],D6[9:2],D7[9:2],{D7[1:0],D6[1:0],D5[1:0],D4[1:0]}………..………*可以看出，对于Raw10，需要把10bit的数据转换成8bit的数据，需要进行时钟域转换，Raw10字节打包后的时钟频率=打包前的1.25倍；*其他格式的打包前后时钟频率相同;4.2、LLP(LowLevelProtocol)层：*LLP层是一个面向字节的，基于包的协议；它支持任意大小的数据通过短包和长包格式传输。各个包之间由EOT-LPS-SOT序列隔开。*同步短包、数据长包：.帧同步短包：每帧图象必须开始于帧开始包(FRAMESTARTPACKET)，结束于帧结束包（FRAMEENDPACKET）；.行同步短包是可选的，对于RGB、YUV、RAW数据格式，每个数据长包里面必须包含一整行图象数据，接收端利用WC解出行同步信号。用于幁头幁尾、行头行尾、以及数据长包的包头数据通道数数据类型幁头幁尾、行头行尾的DT值用于数据包*长包格式：一个长包由32位（4Byte）的包头，N字节的数据域，和16位的CRC构*短包格式：短包只包含一个32位（4Byte）包头；*包头格式：包头由8位数据标志符+16位计数值+8位ECC构成；*数据标志符DI：由2位虚拟通道号+6位数据类型构成，CSI2可以通过不同的虚拟通道号和数据类型来标志不同的数据流，比如JPEG数据流中穿插着YUV缩略图数据流；*16位计数值WC：为长包里面数据域（图像数据）的字节数N；在短包里面的WC可以默认是0，在有需要的情况下表示是第几帧或是第几行。*8位ECC：允许包头中前24位（8位数据标志符+16位计数值）在传输过程中两位出错被发现、一位错误被纠正；*16位CRC:16bit的循环沉余校验码，可以指示收到的该包数据在传输过程中是否出错；*每个字节都是低位先传，多字节元素（16位计数值、16位CRC）也是低字节低位先传。*数据标志符由两位虚拟通道号和6位数据类型构成，.虚拟通道允许最多四个数据流交叉传输，（比如JPEG数据流中穿插着YUV缩略图数据流）；.6位数据类型允许8类64种数据类型：0x00–0x07SynchronizationShortPacketDataTypes0x08–0x0FGenericShortPacketDataTypes0x10–0x17GenericLongPacketDataTypes0x18–0x1FYUVData0x20–0x27RGBData0x28–0x2FRAWData0x30–0x37UserDefinedByte-basedData0x38–0x3FReserved0x1E：YUV4228-bit；0x20：RGB444；0x21：RGB555；0x22：RGB565；0x2A:RAW8；0x2B:RAW10；0x30:User(比如JPEG);*8位ECC:8~15位数据需要5位ECC,16~31位数据需要6位ECC,32~63位数据需要7位ECC,64~127位数据需要8位ECC,{DI[7:0]，WC[15:0]}为24位，由2‘b00和6位监督位组成：对24位的标准公式:P7＝0，P6＝0，P5＝D10^D11^D12^D13^D14^D15^D16^D17^D18^D19^D21^D22^D23，P4＝D4^D5^D6^D7^D8^D9^D16^D17^D18^D19^D20^D22^D23，P3＝D1^D2^D3^D7^D8^D9^D13^D14^D15^D19^D20^D21^D23，P2＝D0^D2^D3^D5^D6^D9^D11^D12^D15^D18^D20^D21^D22，P1＝D0^D1^D3^D4^D6^D8^D10^D12^D14^D17^D20^D21^D22^D23，P0＝D0^D1^D2^D4^D5^D7^D10^D11^D13^D16^D20^D21^D22^D23;接收机收到包头后，也计算一次ECC，然后与收到的ECC相异或，*若异或结果为0，则说明收到的{WC[15:0],DI[7:0]}无错；*否则，用异或结果查表，若异或结果与表中的某一项相同，则指示相应的位出错，相应的位取反就得到正确结果；*但若异或结果与表中的任一项都不同，则说明有两位以上出错；*16位CRC循环沉余校验码：可以指示收到的该包数据在传输过程中是否出错；CSI2里面采用CRC16CCITT：生成多项式g(x)=x^16+x^12+x^5+1CRC[0]=Data[0]^Data[4]^CRC[0]^CRC[4]^CRC[8];CRC[1]=Data[1]^Data[5]^CRC[1]^CRC[5]^CRC[9];CRC[2]=Data[2]^Data[6]^CRC[2]^CRC[6]^CRC[10];CRC[3]=Data[0]^Data[3]^Data[7]^CRC[0]^CRC[3]^CRC[7]^CRC[11];CRC[4]=Data[1]^CRC[1]^CRC[12];CRC[5]=Data[2]^CRC[2]^CRC[13];CRC[6]=Data[3]^CRC[3]^CRC[14];CRC[7]=Data[0]^Data[4]^CRC[0]^CRC[4]^CRC[15];CRC[8]=Data[0]^Data[1]^Data[5]^CRC[0]^CRC[1]^CRC[5];CRC[9]=Data[1]^Data[2]^Data[6]^CRC[1]^CRC[2]^CRC[6];CRC[10]=Data[2]^Data[3]^Data[7]^CRC[2]^CRC[3]^CRC[7];CRC[11]=Data[3]^CRC[3];CRC[12]=Data[0]^Data[4]^CRC[0]^CRC[4];CRC[13]=Data[1]^Data[5]^CRC[1]^CRC[5];CRC[14]=Data[2]^Data[6]^CRC[2]^CRC[6];CRC[15]=Data[3]^Data[7]^CRC[3]^CRC[7];4.3、LANEMANAGEMENT*LANEMANAGEMENT根据通道的具体配置情况，对已经打包好的数据进行通道管理，同时准备好相应的时序和同步信号，跟物理层接口对接起来；双通道情况下数据的传输模式Start-of-Transmission传输开始标志位10’hB8End-of-Transmission结束标志位，为{8{!ByteN-1[7]}}•完成通道分配后，需要生成与物理层对接的时序、同步信号：MIPI规定，传输过程中，包内是200mV、包间以及包启动和包结束时是1.2V，两种不同的电压摆幅，需要两组不同的LVDS驱动电路在轮流切换工作；为了传输过程中各数据包之间的安全可靠过渡，从启动到数据开始传输，MIPI定义了比较长的可靠过渡时间，加起来最少也有600多ns；而且规定各个时间参数是可调的，所以需要一定等待时间，需要缓存，我们用寄存器代替FIFO，每通道128Byte。串行时钟与数据差分传输的过渡时间关系