MIPI接口协议及规范理解

什么是MIPI接口

MIPI，英文全称为Mobile Industry Processor Interface，即移动行业处理器接口。它是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。MIPI接口是一种专为移动设备和嵌入式系统设计的串行通信接口，定义了一系列的接口标准，常见的如下：

CSI：摄像头接口（Camera Serial Interface），用于连接摄像头模块。

DSI：显示接口（Display Serial Interface），用于连接显示屏幕。

DigRF：射频接口（Digital Radio Frequency），用于连接射频模块。

SLIMBUS：麦克风/喇叭接口，用于连接音频输入/输出设备。

本文重点介绍MIPI CSI接口

MIPI-CSI-2协议是MIPI联盟协议的子协议，专门针对摄像头芯片的接口而设计。由于其高速，低功耗的特点，MIPI-CSI2协议极大的支持了高清摄像头领域的发展.

CSI协议有两个版本协议，分别为CSI-2和CSI-3；

CSI-2协议遵循的物理标准有两个，分别为C-PHY和D-PHY；

CSI-3协议的物理标准对应M-PHY，且应用层协议栈还需要连接Uni-Pro层

D-PHY与C-PHY区别：从实用角度来看，主要是数据线和时钟线的区别，，D-PHY采用了DDR（double data rate）的数据传输方式方式，在时钟的上、下沿都有数据传输，它有一条专用的时钟通道；而C-PHY是不需要专用时钟通道，它的时钟信息嵌入在数据本身当中。

D-PHY有LP（low power）、HS（high speed）两种主要的工作模式，LP时速度慢，电压幅值高；HS时幅值低，速度快。

我们当前使用的RK356X采用的CSI-2 && D-PHY

	名称	解释
Application	应用层	处理原始图像数据的各种算法模块
Packing Formats	组包层	负责将数据按照一定的次序，切割成8bite数据
Low Level Protocaol	协议层	为新生成的数据加上爆头包尾，形成符合协议要求的数据流
Lane Management	通道管理层	将生成的数据流按照一定次序和要求，进行读写管理，输出数据流
PHY Layer	PHY层	生成MIPI最后的信号波形
Pixel	像素数据	经过图像模块处理过的数据流，或者原始的图像数据流
Data	传输数据	经过MIPI模块切割或者加上包头包尾数据
Control	控制信号	模块间的控制数据流
Transmitter	发送端	包括了MIPI数组部分，转接板等实现MIPI信源传输的部分
Receiver	接收端	包括了转接板和商用接收端模块，负责解析收到的MIPI信源

应用层（Application Layer）
该层主要用于不同场景对数据的处理过程，对于发送方，多为camera生成数据，对于接收方，多为SOC对数据进行处理。
协议层（Protocol Layer）
CSI-2协议可以使用SOC上的一个物理接口实现多条数据流的传输。协议层规定了如何对多条数据流进行标记和交织，从而使每条数据流能够正确地重建。
1）像素字节转换层（Pixel/Byte Packing/Unpacking Layer）
CSI-2能够支持多种多样的像素格式，对于发送方，在数据发送之前，需要根据像素格式，将像素数据转换为对应的字节流；对于接收方，在将数据提供给应用层之前，需要将字节流数据转换为像素数据。
2）低级协议层（Low Level Protocol）
LLP指的是SoT与EoT之间的数据包字节流协议，LLP的最小单元为字节。
3）Lane管理器（Lane Management）
为了适应不同场景下对带宽的要求，CSI-2规定了Lane的数量是可拓展的。因此，在面临多Lane同时传输时，发送方需要对字节流进行公平分流（distributor），接收方则需要对多Lane数据进行合并（merger）。
物理层（PHY Layer）
PHY层指定了传输媒介，在电气层面从串行bit流中捕捉"0"与"1"，同时生成SoT与EoT等信号。CSI的硬件部分包括C-PHY、D-PHY，实际上使用的主要是D-PHY。