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MIPI接口传输基本原理


MIPI 接口基本原理——手机摄像头 MIPI 技术浅谈

随着客户要求手机摄像头像素越来越高,同时要求高的传输速度,传统的并口传输越来越受 到挑战。提高并口传输的输出时钟是一个办法,但会导致系统的 EMC 设计变得越来困难; 增加传输线的位数是,但是这又不符合小型化的趋势。采用 MIPI 接口的模组,相较于并口 具有速度快,传输数据量大,功耗低,抗干扰好的优点,越来越受到客户的青睐,并在迅速 增长。例如一款同时具备 MIPI 和并口传输的 8M 的模组,8 位并口传输时,需要至少 11 根 的传输线,高达 96M 的输出时钟,才能达到 12FPS 的全像素输出;而采用 MIPI 接口仅需要 2 个通道 6 根传输线就可以达到在全像素下 12FPS 的帧率,且消耗电流会比并口传输低大概 20MA。由于 MIPI 是采用差分信号传输的,所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行 严格的设计,关键是需要实现差分阻抗的匹配,MIPI 协议规定传输线差分阻抗值为 80-125 欧姆。

上图是个典型的理想差分设计状态,为了保证差分阻抗,线宽和线距应该根据软件仿真进行 仔细选择;为了发挥差分线的优势,差分线对内部应该紧密耦合,走线的形状需要对称,甚 至过孔的位置都需要对称摆放;差分线需要等长,以免传输延迟造成误码;另外需要注意一 点,为了实现紧密的耦合,差分对中间不要走地线,PIN 的定义上也最好避免把接地焊盘放 置在差分对之间(指的是物理上 2 个相邻的差分线)。 下面简单介绍 MIPI 的通道模式和线上电平。在正常的操作模式下,数据通道处于高速模式 或者控制模式。在高速模式下,通道状态是差分的 0 或者 1,也就是线对内 P 比 N 高时,定 义为 1,P 比 N 低时,定义为 0,此时典型的线上电压为差分 200MV,请注意图像信号仅在 高速模式下传输;在控制模式下,高电平典型幅值为 1.2V,此时 P 和 N 上的信号不是差分信 号而是相互独立的,当 P 为 1.2V,N 也为 1.2V 时,MIPI 协议定义状态为 LP11,同理,当 P 为 1.2V, 为 0V 时, N 定义状态为 LP10, 依此类推, 控制模式下可以组成 LP11, LP10, LP01, LP00 四个不同的状态;MIPI 协议规定控制模式 4 个不同状态组成的不同时序代表着将要进入 或者退出高速模式等;比如 LP11-LP01-LP00 序列后,进入高速模式。下图为线上电平的图 示。


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