一、MIPI DPHY接口简介

       MIPI  DPHY是MIPI的一种物理层，其协议层有CSI和DSI两种，其中CSI主要用于图像接入，如图像传感器Sensor；DSI主要用于图像输出，如手机屏幕等。

        有关MIPI DPHY及CSI和DSI的技术背景可以Google，技术细节也可以参阅对应的标准文档（标准可扫描二维码添加公众号或QQ群获取）。这里主要介绍以下几个关键点：

    （1）MIPI DPHY的是源同步系统，由发送端输出时钟；

    （2）MIPI DPHY分为低速（LP）和全速（HS）两种传输状态，其中低速模式下不强制要求输出时钟且电平标准不一样；

    （3）MIPI DPHY在LP状态下输出电平是LVCMOS 1.2V，在HS状态输出电平为SLVS。

      MIPI DPHY物理层的以上三个关键的特性，就意味着实现它具有一定特殊性，下面就实现方案一一道来。

二、MIPI DPHY RX实现

        DPHY RX包括CSI和DSI两种协议。MIPI CSI常用于图像传感器Sensor接入（实际上几乎所有的消费级CMOS Sensor的输出接口都是MIPI），其中最广泛的要数手机摄像头了。MIPI DSI主要用于显示，其中手机屏幕、PAD之类的消费级产品几乎都是，其中DSI的RX一般是在屏端，有专门的ASIC直接实现或转成LVDS，这样的芯片有ICN6201、ZA7783、SSD2130、SSD2212等专门芯片，这里不展开介绍。主要是对MIPI DPHY CSI接收的几种实现方案展开说明。

   （1）实现方案一

        采用带MIPI （DPHY RX）接口的专门处理器（SoC）。这方面手机就是典型的例子，无论是高通、华为还是三星，它的手机SoC一定支持MIPI DPHY接口，最新的还支持CPHY（一种内嵌时钟的3线/Tri的传输方式）。使用专门处理的实现方式咱们不细说了，这个地球人都了解。

   （2）实现方案二

        采用专门的接口转换芯片。对不能直接支持MIPI DPHY接口的处理平台又必须接入MIPI的，往往会考虑采用专门的接口转换芯片，如TOSHIBA的TC358746AXBG和TC358748XBG系列，前者实现从MIPI CSI到24bit并行数据的转换，后者实现24bit并行数据到MIPI CSI的转换。这样，接口的实现方案就变成如下图1所示了。

                                                                       图1  MIPI CSI和并口互转方案示例

    （3）实现方案三

     使用FPGA。在很多情况下，需要FPGA来实现一些定制化的需求。使用FPGA的方案，大约归纳起来有三种：

     a）采用带支持MIPI_DPHY_DCI IO standard的通用FPGA

      目前熊猫君了解到的可以直接支持MIPI_DPHY_DCI电平标准的FPGA仅有Xilinx的UltraScale系列和UltraScale+系列的直接支持（HP BANK Only），IO结构如图2。不过呢，这两个系列的FPGA是Xilinx的最新的高端器件架构，价格可是不菲。

 

                                                       

                                                                            图2 UltraScale(+) MIPI DPHY DCI IO结构

      b）采用低成本专用FPGA

      说起专用MIPI接口FPGA，Lattice应该是典范，他们家有一个专门的CrossLink系列支持MIPI DPHY CSI和DSI，请看下表1。

                                                                                 表1 Lattice CrossLink系列器件列表

       从表1可以看出，该系列FPGA的逻辑量均为5936个LUT，支持1~2个4Lane MIPI通道，小封装低功耗，非常适合做MIPI到并口之间或MIPI到LVDS之间的接口转换，实现思路如图3所示。

                                                                                  图3 CrossLink器件实现架构

       c）电平转换LVDS后接入FPGA

       FPGA接入的第三种方法就是通过将SLVS电平转换到LVDS接入FPGA，这种方案不挑FPGA，只要支持LVDS且IO速率够，逻辑量够用就行。针对不同的速率，一般有两种做法：

       第一种做法：采用电阻网络进行电平转换。

       这种方法主要针对单Lane通道速率在800Mbps以下的情况，电阻匹配网络的设计如下图4所示。

                                                                   图4 MIPI DPHY电阻匹配网络接收方案

      第二种做法：使用专门ASSP芯片转换到LVDS。

      使用专门ASSP进行转换主要针对单Lane速率在800Mbps以上的情况，目的是为了确保信号完整性，确保在高速率下的眼图质量。当然，这种方法也不挑FPGA，用哪家的都行，只要支持LVDS且IO速率够，逻辑量够用就可以了。国外有一家公司专门做这种MIPI DPHY转LVDS的ASSP芯片（MC20001），实现方案如下图5所示，这种方案可以支持到2Gbps/Lane速率以上，只要FPGA的IO速率够用。

                                                                   图5 使用MC20001转换ASSP接收方案

      以上就是对MIPI CSI几种实现办法的简单总结。

三、MIPI DPHY TX实现

       MIPI DPHY TX实现方案跟MIPI DPHY RX一样，也是分成三大类：①采用带MIPI （DPHY TX）接口的专门处理器（SoC）、②采用专门的接口转换芯片、③使用FPGA。第①项不再赘述，仅就②③项与MIPI DPHY RX的实现差异部分做描述。

     （1）采用专门的接口转换芯片

       MIPI DPHY TX专门的并口（DPI）转MIPI的片子很多，比如支持DSI协议的有晶门科技，就是专门从事此类显示相关桥片的设计（如SSD2828）；还有前面提到的TOSHIBA，也提供并口到MIPI CSI的互转。

      （2）使用FPGA

      使用FPGA还是三种种选择，一种是使用支持MIPI DPHY标准的UltraScale（+）器件，一种是使用Lattie的专用CrossLink系列器件（参照前文），一种是使用通用FPGA。使用通用FPGA也是一样，可以使用电阻网络进行电平的转换或使用专用的ASSP芯片，对速率适配的条件也是一样，下图6是使用通用FPGA的实现方案。

                                                                 图6 使用通用FPGA实现MIPI DPHY TX方案。

        以上是对实现MIPI DPHY的若干种方案描述，希望能对有需求的同行们起到抛转引玉的作用，其中有不对之处，请不吝赐教。另外，博主可提供MIPI接口相关的图像传感器输入采集和液晶屏显示输出的全套软硬件方案和技术服务，有关技术方面的探讨，欢迎加入QQ群或微信公众号讨论交流。