【SI_Mipi C PHY 02】一文掌握Mipi C PHY测试方案

[1. Mipi C PHY概述](#1. Mipi C PHY概述)

[2. Mipi C PHY信号特征](#2. Mipi C PHY信号特征)

[3. Mipi C PHY一致性测试要求](#3. Mipi C PHY一致性测试要求)

[3.1. Mipi C PHY一致性测试项目](#3.1. Mipi C PHY一致性测试项目)

[3.2. Mipi C PHY测试方案](#3.2. Mipi C PHY测试方案)

[3.2.1. 测试环境](#3.2.1. 测试环境)

[3.2.2. Mipi C PHY和Mipi D PHY测试难点](#3.2.2. Mipi C PHY和Mipi D PHY测试难点)

[3.2.3. MIPI D-PHY DSI/CSI 解码](#3.2.3. MIPI D-PHY DSI/CSI 解码)

1. Mipi C PHY概述

C-PHY 物理层标准属于高速，带宽利用率更高的标准。与 D-PHY 的差分信号不同，它采用了三相符号的编码方式，通过在一条通道采用 3 根信号线的形式实现每个符号传输约 2.28 比特的更高信道容量。

实际上，C-PHY 沿用了 D-PHY 标准的很多内容，并且就是为了与 D-PHY 芯片的引脚共存共用设计，所以有不少芯片就具备"双模"的工作模式。C-PHY 和 D-PHY 一样，也具备 HS 和 LP 的工作模式，并且 HS 和 LP 之间的切换和 D-PHY 也非常相似。但是 C-PHY 也有独有的特性：

特性	说明
三线三态编码	每个符号周期内，A、B、C 三线会分别设定为高、中、低三种不同电平，形成独特的相位状态。
高效编码机制	16bit 原始数据被映射为 7 个连续符号，因此数据速率是符号速率的约 2.28 倍。
差分接收机制	接收端由 AB、BC、CA 三组差分接收机构成，通过比较线间电压来解析信号。
简化时钟恢复	每个符号都存在跳变，天然提供了丰富的时钟信息，简化了 CDR 电路设计。

2. Mipi C PHY信号特征

C-PHY 采用的 A、B、C 三根线作为一组数据通道，其高速传输的数据信号编码流程是通过将原始的发射信息以 16 比特字为一组，通过符号匹配转化为 3 比特构成的连续 7 个符号，并将 7 个符号通过编码器转化为 A、B、C 上的传输状态；而在接收端将收到的 7个符号再反处理为 16 个接收比特。所以每个符号传输的数据信息即为 16/7，约 2.28 比特，如下图所示：

高带宽效率：通过 16/7 编码，实现了约 2.28 bit / 符号的传输效率，大幅提升了带宽利用率。

由于考虑到时钟嵌入要求的每个符号都要有跳变，3 个比特组成的 7 个符号一共只用到了 8 个状态中的 6 个，所以每一个符号的下一个跳变对应 5 个可能的符号，如下表所示：

概括来说，每个符号都对应于 $+x, -x, +y, -y, +z, -z$ 这个符号的状态合集里，那么编码器就会根据这些状态形成驱动 A、B、C 三根线的电压，如下表所示：

由此我们可以知道，实际上 A、B、C 每根线上都存在三个电平 {3/4V, 1/2V, 1/4V}，而在接收端通过两两的差分接收，于是我们可以看到实际的发射机信号是三电平信号，而在接收判决时对应的"1"和"0"也有"强"和"弱" 两种不同摆幅：

以上介绍的是 C-PHY 的 HS 工作模式，而与 D-PHY 相似，C-PHY 通常也包含 LP 与 HS 交替的工作模式。在 LP的工作模式下，A、B、C 三根线会单端信号来驱动，存在 4 个可能的状态，分别记为 LP-000、LP-001、LP- 100 以及 LP-111，结合 HS 模式下的 6 个状态，总结下来的标识如下表：

3. Mipi C PHY一致性测试要求

C-PHY 标准是后向兼容，即最新的 C-PHY 标准是基于旧的 C-PHY 标准加入新的特点而制定的，所以推荐一直跟进最新的 C-PHY 标准。当前 C-PHY 的一致性测试标准 CTS 已经更新到 C-PHY 2.1 版本 CTS 1.0。

在一致性测试中，与发射机相关的测试以分组形式，列在如下列表中：

3.1. Mipi C PHY一致性测试项目

验证Mipi C PHY 发射端是否完全符合协议规范，确保和接收端的互操作性，主要分为五大类测试需求：

序号	测试分类	核心目的
1	LP-TX 信令测试需求	验证低功耗模式下的电气与时序参数
2	HS-TX 信令测试需求	验证高速模式下的电气、时序、眼图和抖动性能
3	LP-TX INIT、ULPS 及 BTA 需求	验证初始化、低功耗退出和总线 turnaround 相关的时序
4	HS-TX 突发信令测试需求	验证无终端（Unterminated）场景下的高速电气参数
5	HS-TX 校准前导信令需求	验证高速模式下校准序列的时序（多为信息性测试）

测试分类	测试项编号	测试项名称	核心测试目的	备注
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.1	Thevenin Output High Level Voltage (VOH)	验证低功耗模式下戴维南等效输出高电平电压	低功耗模式基础电气参数
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.2	LP-TX Thevenin Output Low Level Voltage (VOL)	验证低功耗模式下戴维南等效输出低电平电压	低功耗模式基础电气参数
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.3	LP-TX 15%-85% Rise Time (tRLP)	验证低功耗模式下信号 15%-85% 上升时间	低功耗模式时序参数
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.4	LP-TX 15%-85% Fall Time (tFLP)	验证低功耗模式下信号 15%-85% 下降时间	低功耗模式时序参数
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.5	LP-TX Slew Rate vs. CLOAD (δV/δtSR)	验证低功耗模式下压摆率与负载电容的匹配关系	评估负载变化对信号的影响
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.6	LP-TX Pulse Width of Exclusive-OR Clock (tLP-PULSE-TX)	验证低功耗模式下异或时钟的脉冲宽度	低功耗模式时钟时序验证
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.7	LP-TX Period of Exclusive-OR Clock (tLP-PER-TX)	验证低功耗模式下异或时钟的周期	低功耗模式时钟时序验证
一、LP-TX 低功耗发射端信令测试	Test 1.1.8	LP-EXIT Value	验证低功耗模式退出时的电平值	模式切换边界电平验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.1	tLPX Duration	验证 LPX 阶段的持续时间	模式切换时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.2	t3-PREPARE Duration	验证 PREPARE 阶段的持续时间	高速模式前导时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.3	t3-PREBEGIN Duration	验证 PREBEGIN 阶段的持续时间	高速模式前导时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.4	t3-PROGSEQ Duration	验证 PROGSEQ 阶段的持续时间	可编程序列时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.5	t3-PREEND Duration	验证 PREEND 阶段的持续时间	高速模式前导时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.6	t3-SYNC Duration	验证 SYNC 同步字阶段的持续时间	高速模式同步时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.7	HS-TX Differential Voltages (VOD_AB, VOD_BC, VOD_CA)	验证高速模式下 AB/BC/CA 三组线对的差分输出电压	高速模式核心电气参数
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.8	HS-TX Differential Voltage Mismatch (ΔVOD)	验证高速模式下差分电压的失配度	评估三线信号一致性
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.9	HS-TX Single-Ended Output High Voltages (VOHHS(VA), VOHHS(VB), VOHHS(VC))	验证高速模式下单端输出高电平电压	单端电气参数验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.10	HS-TX Static Common-Point Voltages (VCPTX)	验证高速模式下静态共模点电压	直流平衡特性验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.11	HS-TX Static Common-Point Voltage Mismatch (ΔVCPTX(HS))	验证高速模式下静态共模电压的失配度	三线共模一致性验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.12	HS-TX Dynamic Common-Point Variations (ΔVCPTX(LF/HF))	验证高速模式下全频段动态共模电压变化	低 EMI 特性核心验证项
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.13	HS-TX Rise Time (tR)	验证高速模式下信号上升时间	已废弃（OBSOLETE），由眼图替代
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.14	HS-TX Fall Time (tF)	验证高速模式下信号下降时间	已废弃（OBSOLETE），由眼图替代
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.15	t3-POST Duration	验证 POST 阶段的持续时间	高速模式后导时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.16	30%-85% Post-EoT Rise Time (tREOT)	验证 Post-EoT 阶段 30%-85% 的上升时间	传输结束边沿时序验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.17	HS-EXIT Value	验证高速模式退出时的电平值	模式切换边界电平验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.18	HS Clock Instantaneous UI (UIINST)	验证高速时钟的瞬时 UI 值	时钟时序精度验证
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.19	HS-TX Eye Diagram	验证高速模式下的眼图质量，评估信号完整性	高速模式核心信号完整性测试
二、HS-TX 高速发射端信令测试	Test 1.2.20	HS-TX UI Jitter (UI_JitterPEAK_TX)	验证高速模式下的 UI 峰值抖动	时序抖动性能验证
三、LP-TX 初始化 / 低功耗 / 总线翻转测试	Test 1.3.1	INIT: LP-TX Initialization Period (tINIT,PRIMARY)	验证 LP-TX 初始化周期	链路初始化时序验证
三、LP-TX 初始化 / 低功耗 / 总线翻转测试	Test 1.3.2	ULPS Exit: Transmitted tWAKEUP Interval	验证 ULPS 深度休眠模式退出时的唤醒间隔	低功耗模式唤醒时序验证
三、LP-TX 初始化 / 低功耗 / 总线翻转测试	Test 1.3.3	BTA: TX-Side tTA-GO Interval Value	验证 BTA 总线翻转发送侧的 tTA-GO 间隔值	双向总线切换时序验证
三、LP-TX 初始化 / 低功耗 / 总线翻转测试	Test 1.3.4	BTA: RX-Side tTA-SURE Interval Value	验证 BTA 总线翻转接收侧的 tTA-SURE 间隔值	双向总线切换时序验证
三、LP-TX 初始化 / 低功耗 / 总线翻转测试	Test 1.3.5	BTA: RX-Side tTA-GET Interval Value	验证 BTA 总线翻转接收侧的 tTA-GET 间隔值	双向总线切换时序验证
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.4.1	HS-TX Differential Voltages Unterminated (VOD(UT))	验证无终端场景下高速模式的差分输出电压	长链路 / 无终端场景电气验证
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.4.2	HS-TX Single-Ended Output High Voltages Unterminated (VOHHS(UT))	验证无终端场景下高速模式的单端输出高电平	无终端场景单端电气验证
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.5.1	t3-CALPREAMBLE Duration	验证校准前导阶段的持续时间	信息性测试（Informative）
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.5.2	t3-ASID Duration	验证 ASID 阶段的持续时间	信息性测试（Informative）
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.5.3	t3-CALALTSEQ Duration	验证校准交替序列阶段的持续时间	信息性测试（Informative）
四、HS-TX 突发信令与校准前导测试	Test 1.5.4	Calibration Preamble t3-SYNC Duration	验证校准前导的 SYNC 阶段持续时间	信息性测试（Informative）
五、HS-RX 高速接收端信令测试	Test 2.1.1	HS-RX Input Differential Voltage Sensitivity	验证高速模式下接收端差分电压灵敏度	接收端最小信号识别能力验证
五、HS-RX 高速接收端信令测试	Test 2.1.2	HS-RX Common-Mode Voltage Rejection	验证高速模式下接收端共模抑制能力	抗共模干扰能力验证
五、HS-RX 高速接收端信令测试	Test 2.1.3	HS-RX Eye Opening Requirement	验证接收端可接收的最小眼图窗口	接收端信号完整性容限验证
五、HS-RX 高速接收端信令测试	Test 2.1.4	HS-RX Jitter Tolerance	验证接收端对输入抖动的最大容限	时序抖动抗干扰能力验证
五、HS-RX 高速接收端信令测试	Test 2.1.5	HS-RX Bit Error Rate (BER)	验证高速模式下的误码率	链路传输可靠性核心验证项
六、LP-RX 低功耗接收端信令测试	Test 2.2.1	LP-RX Input High/Low Level Threshold	验证低功耗模式下接收端高低电平判决阈值	低功耗模式信号识别能力验证
六、LP-RX 低功耗接收端信令测试	Test 2.2.2	LP-RX Rise/Fall Time Requirement	验证低功耗模式下接收端可接收的最大边沿速率	低功耗模式时序容限验证

3.2. Mipi C PHY测试方案

对于发射机这部分测试要求，如上表所示，根据不同的测试类型进行了分组，对应的分组的测试环境也会略有差别，这样相对于采用一个测试环境来进行所有测试来说可以获得更精确的测试结果。根本的原因就是 LP 和 HS 信号的端接方式以及信号的幅度都有明显的差异。

3.2.1. 测试环境

示波器带宽要求‌：依据‌5 次谐波法则‌，示波器带宽需至少为信号符号率的 5 倍，以确保捕捉到决定数字信号形状的关键谐波成分。

必须选用‌4 通道‌数字示波器，以同时监测多路差分信号。‌‌
8G 符号率 → 最小 ‌20GHz‌ 带宽
6G 符号率 → 最小 ‌15GHz‌ 带宽
2.5G 符号率 → 最小 ‌7GHz‌ 带宽

2‌. 探头与互连组件‌：

需配备‌3 根‌高阻抗、低容抗的差分探头，且探头带宽应与示波器匹配，避免引入额外失真。
使用‌3 根 3.5mm 同轴测试电缆‌，将待测载板（DUT）信号引出至测试仪器，3.5mm 接口支持高频信号传输（通常可达 34GHz），适合 C-PHY 高速测试。

‌3. 参考与负载板卡‌：

‌参考端接板（Reference Termination Board）‌：提供标准阻抗匹配环境，用于校准和基准测量。
‌LP 容性负载板（CLOAD Board）‌：模拟低功耗模式下的电容负载特性，验证 C-PHY 在 LP 模式下的信号行为。

‌4. 自动化软件‌：

针对示波器（第 1 部分）、探头/电缆系统（第 2 部分）及端接/负载板（第 4 部分）集成自动化测试脚本，可实现一键式参数提取、眼图生成、抖动分析及合规性判断。
此类软件通常由芯片厂商或测试设备供应商（如泰克 Tektronix）提供，支持 MIPI C-PHY 协议解码与物理层测试规范（如 D-PHY/ C-PHY 测试标准）。‌‌

3.2.2. Mipi C PHY和Mipi D PHY测试难点

模式切换复杂性‌：

D-PHY 和 C-PHY 均需在 ‌HS（高速）‌ 与 ‌LP（低功耗）‌ 模式间动态切换。两种模式的信号摆幅、端接阻抗、数据速率完全不同（HS 为差分低压~200mV，50Ω端接；LP 为单端高压~1.2V，高阻端接），测试设备需支持自动识别并适应这两种状态。

‌2. 测量项繁多‌：

D-PHY CTS 包含 ‌64 个测试项‌，C-PHY 包含 ‌41 个测试项‌，涵盖电压电平、时序参数、跳变沿检测、建立保持时间等，需通过可靠算法筛选特定波形进行精确分析。

‌3. 探头负载与焊接难点‌：

随着 PCB 密度增加，测试点难以焊接，且探头负载效应会影响信号完整性。推荐使用 ‌低电容探针‌ 或 ‌焊接式微探头‌，并尽量缩短接地路径以最小化负载效应。

‌4. 自动化测试设置‌：

现代测试系统（如泰克、是德科技方案）支持自动检测跳变沿、自适应 HS/LP 模式切换，并能生成标准码型（如'011111'/'100000'）用于眼图与时序验证，提升重复性与一致性。‌‌

3.2.3. MIPI D-PHY DSI/CSI 解码

为了方便工程师远程及在自己的电脑上做分析，示波器提供了PC 远程控制软件，即可以同时支持从示波器上提取数据，并且还可以提供 MIPI CPHY/DPHY 的 DSI/CSI 数据解码和分析，让每个使用者可以更灵活的复用示波器，以及不同的示波器平台。

通过PC 的解码表还可以自动挑战放大解码的区域，并以对应的色彩显示对应的像素。同时在软件中还支持搜索功能，可以在大量的数据中表示出各类数据及具体的数据包，方便定位。