MIPI DSI协议介绍

原文地址：http://blog.csdn.net/qq160816/article/details/19555957

一、MIPI

MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。MIPI（移动行业处理器接口）是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

已经完成和正在计划中的规范如下：

 

二、MIPI联盟的MIPI DSI规范

1、名词解释

? DCS (DisplayCommandSet)：DCS是一个标准化的命令集，用于命令模式的显示模组。

? DSI, CSI (DisplaySerialInterface, CameraSerialInterface

  ? DSI 定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口。

  ? CSI 定义了一个位于处理器和摄像模组之间的高速串行接口。

? D-PHY：提供DSI和CSI的物理层定义

 2、DSI分层结构

DSI分四层，对应D-PHY、DSI、DCS规范、分层结构图如下：
? PHY 定义了传输媒介，输入/输出电路和和时钟和信号机制。
? Lane Management层：发送和收集数据流到每条lane。
? Low Level Protocol层：定义了如何组帧和解析以及错误检测等。
? Application层：描述高层编码和解析数据流。

3、Command和Video模式
? DSI兼容的外设支持Command或Video操作模式，用哪个模式由外设的构架决定
? Command模式是指采用发送命令和数据到具有显示缓存的控制器。主机通过命令间接的控制外设。Command模式采用双向接口
? Video模式是指从主机传输到外设采用时实象素流。这种模式只能以高速传输。为减少复杂性和节约成本，只采用Video模式的系统可能只有一个单向数据路径

 

 三、D-PHY介绍

1、 D-PHY 描述了一同步、高速、低功耗、低代价的PHY。

? 一个 PHY配置包括

  ?  一个时钟lane

  ?  一个或多个数据lane

? 两个Lane的 PHY配置如下图

? 三个主要的lane的类型

  ? 单向时钟Lane

  ? 单向数据Lane

  ? 双向数据Lane

? D-PHY的传输模式

  ? 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max)

  ? 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane

? D-PHY低层协议规定最小数据单位是一个字节

  ? 发送数据时必须低位在前，高位在后.

? D-PHY适用于移动应用

  ? DSI：显示串行接口

     ? 一个时钟lane，一个或多个数据lane 

  ? CSI：摄像串行接口

2、Lane模块

? PHY由D-PHY(Lane模块)组成

? D-PHY可能包含：

  ? 低功耗发送器（LP-TX） 

  ? 低功耗接收器（LP-RX）

  ? 高速发送器（HS-TX）  

  ? 高速接收器（HS-RX）

  ? 低功耗竞争检测器（LP-CD）

? 三个主要lane类型

  ? 单向时钟Lane

    ? Master：HS-TX, LP-TX

    ? Slave：HS-RX, LP-RX

  ? 单向数据Lane

    ? Master：HS-TX, LP-TX

    ? Slave：HS-RX, LP-RX

  ? 双向数据Lane

    ? Master, Slave：HS-TX, LP-TX, HS-RX, LP-RX, LP-CD

3、Lane状态和电压

  ? Lane状态 

    ? LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (单端)

    ? HS-0, HS-1 (差分)

  ? Lane电压（典型） 

    ? LP：0-1.2V

    ? HS：100-300mV (200mV)

4、操作模式 

  ? 数据Lane的三种操作模式 

    ? Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode

  ?从控制模式的停止状态开始的可能事件有： 

    ? Escape mode request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00)

    ? High-Speed mode request (LP-11→LP-01→LP-00)

    ? Turnaround request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00)

  ? Escape mode是数据Lane在LP状态下的一种特殊操作 

    ?在这种模式下，可以进入一些额外的功能：LPDT, ULPS, Trigger

    ?数据Lane进入Escape mode模式通过LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00

    ?一旦进入Escape mode模式，发送端必须发送1个8-bit的命令来响应请求的动作

    ? Escape mode 使用Spaced-One-Hot Encoding

  ?超低功耗状态（Ultra-Low Power State）
    ?这个状态下，lines处于空状态 (LP-00)
  ? 时钟Lane的超低功耗状态
    ?时钟Lane通过LP-11→LP-10→LP-00进入ULPS状态
    ?通过LP-10 → TWAKEUP →LP-11退出这种状态，最小TWAKEUP时间为1ms

  ? 高速数据传输
    ?发送高速串行数据的行为称为高速数据传输或触发（burst）

    ?全部Lanes门同步开始，结束的时间可能不同。
    ?时钟应该处于高速模式

  ? 各模操作式下的传输过程

    ?进入Escape模式的过程 ：LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00→Entry Code → LPD (10MHz)
    ?退出Escape模式的过程：LP-10→LP-11
    ?进入高速模式的过程：LP-11→LP-01→LP-00→SoT(00011101) → HSD (80Mbps ~ 1Gbps)
    ?退出高速模式的过程：EoT→LP-11
    ?控制模式 - BTA 传输过程：LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00
    ?控制模式 - BTA 接收过程：LP-00→LP-10→LP-11

  ? 状态转换关系图

 

 

四、DSI介绍
1、DSI是一种Lane可扩展的接口，1个时钟Lane/1-4个数据Lane
  ? DSI兼容的外设支持1个或2个基本的操作模式：
    ? Command Mode（类似于MPU接口）
    ? Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据，支持3种格式的数据传输
?    ?  Non-Burst 同步脉冲模式
?     ? Non-Burst 同步事件模式
?     ? Burst模式
  ? 传输模式：
    ? 高速信号模式（High-Speed signaling mode）
    ? 低功耗信号模式（Low-Power signaling mode） - 只使用数据lane 0（时钟是由DP，DN异或而来）。
  ? 帧类型
    ? 短帧：4 bytes (固定)
    ? 长帧：6~65541 bytes (可变)  

? 两个数据Lane高速传输示例

2、短帧结构
  ? 帧头部（4个字节）
    ? 数据标识(DI) 1个字节
    ? 帧数据- 2个字节 （长度固定为2个字节）
    ? 错误检测(ECC) 1个字节
  ? 帧大小
    ? 长度固定为4个字节
3、长帧结构
  ? 帧头部（4个字节）
    ? 数据标识(DI) 1个字节
    ? 数据计数- 2个字节 （数据填充的个数）
    ? 错误检测(ECC) 1个字节
  ?数据填充(0~65535 字节)
    ? 长度=WC*字节
  ? 帧尾：校验和（2个字节）
  ? 帧大小：
    ? 4 + (0~65535) + 2 = 6 ~ 65541 字节

4、帧数据类型

 具体代码在drivers/video/msm/Mipi_dsi.h中

/* dcs read/write */
#define DTYPE_DCS_WRITE     0x05    /* short write, 0 parameter */
#define DTYPE_DCS_WRITE1    0x15    /* short write, 1 parameter */
#define DTYPE_DCS_READ      0x06    /* read */
#define DTYPE_DCS_LWRITE    0x39    /* long write */

/* generic read/write */
#define DTYPE_GEN_WRITE     0x03    /* short write, 0 parameter */
#define DTYPE_GEN_WRITE1    0x13    /* short write, 1 parameter */
#define DTYPE_GEN_WRITE2    0x23    /* short write, 2 parameter */
#define DTYPE_GEN_LWRITE    0x29    /* long write */
#define DTYPE_GEN_READ      0x04    /* long read, 0 parameter */
#define DTYPE_GEN_READ1     0x14    /* long read, 1 parameter */
#define DTYPE_GEN_READ2     0x24    /* long read, 2 parameter */

#define DTYPE_TEAR_ON       0x35    /* set tear on */
#define DTYPE_MAX_PKTSIZE   0x37    /* set max packet size */
#define DTYPE_NULL_PKT      0x09    /* null packet, no data */
#define DTYPE_BLANK_PKT     0x19    /* blankiing packet, no data */

#define DTYPE_CM_ON     0x02    /* color mode off */
#define DTYPE_CM_OFF        0x12    /* color mode on */
#define DTYPE_PERIPHERAL_OFF    0x22
#define DTYPE_PERIPHERAL_ON 0x32

/*
 * dcs response
 */
#define DTYPE_ACK_ERR_RESP      0x02
#define DTYPE_EOT_RESP          0x08    /* end of tx */
#define DTYPE_GEN_READ1_RESP    0x11    /* 1 parameter, short */
#define DTYPE_GEN_READ2_RESP    0x12    /* 2 parameter, short */
#define DTYPE_GEN_LREAD_RESP    0x1a
#define DTYPE_DCS_LREAD_RESP    0x1c
#define DTYPE_DCS_READ1_RESP    0x21    /* 1 parameter, short */
#define DTYPE_DCS_READ2_RESP    0x22    /* 2 parameter, short */

五、MIPI DSI信号测量实例

 1、MIPI DSI在Low Power模式下的信号测量图

  

2、MIPI的D-PHY和DSI的传输方式和操作模式

 ? D-PHY和DSI的传输模式

   ? 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max)

   ? 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane

 ? D-PHY的操作模式

   ? Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode

 ? DSI的操作模式

   ? Command Mode（类似于MPU接口）
   ? Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据

3、小结论

 ? 传输模式和操作模式是不同的概念

 ? Video Mode操作模式下必须使用High-Speed的传输模式

 ? Command Mode操作模式并没有规定使用High-Speed或Low Power的传输模式，或者说

 ? 即使外部LCD模组为Video Mode，但通常在LCD模组初始化时还是使用Command Mode模式来读写寄存器，因为在低速下数据不容易出错并且容易测量。

 ? Video Mode当然也可以用High-Speed的方式来发送指令，Command Mode操作模式也可以使用High-Speed，只是没有必要这么做