MIPI、CSI、CCI 协议基础介绍

一、基础概念

1. MIPI

MIPI:移动产业处理器接口(Mobile Industry Processorinterface) 是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。 官网：https://www.mipi.org

MIPI并不是一个单一的接口或协议，而是包含了一套协议和标准，以满足各种子系统独特的要求。MIPI的标准异常复杂，包含非常多的应用领域。如下几种：

1. 显示设备采用的DSI协议
2. 摄像头采用的CSI协议
3. RF IC采用的DigRF协议
4. 存储设备采用的UFS

 DCS（Display Command Set：用于显示模块命令模式下的标准化命令集；

DBI, DPI (Display Bus Interface, Display Pixel Interface)

DBI：与具有显示控制器和帧缓冲器的显示模块的并行接口。 DPI：与显示模块的并行接口，不带显示控制器或帧缓冲器。

DSI, CSI (Display Serial Interface, Camera Serial Interface)

 DSI：主机处理器与显示模块之间的高速串行接口； CSI：主机处理器与摄像头模块之间的高速串行接口；

 D-PHY

为DSI（显示屏）和CSI-2（摄像头）提供物理层通路定义。基本特征： 高性能 低功耗 低电磁干扰

 C-PHY

C-PHY 为 MIPI 相机串行接口 2 （MIPI CSI-2） 和 MIPI 显示接口 2 （MIPI DSI-2®℠） 提供物理层通路定义，MIPI C-PHY 可以与 MIPI D-PHY℠ 在同一器件引脚上共存，因此设计人员可以开发双模器件。MIPI C-PHY通过摆脱双线通道上的传统差分信号技术，引入约2.28bit/symbol的三相符号编码来实现这一点。

为DigRF、CSI-3、UFS、LLI、SSIC、M-PCIE提供物理层通路定义。

A-PHY

提供物理层通路定义。

2.CSI   Camera Serial Interface

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。其特点就是高速、低功耗。CSI2协议极大支持了高清摄像头领域的发展。

1. CSI协议有两个版本协议，分别为CSI-2和CSI-3；
2. CSI-2协议遵循的物理标准有两个，分别为C-PHY和D-PHY；
3. 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，还有传输速率，C-PHY通过某些技术改良，使数据传输速度更快。

根据层级CSI协议分为五层：

工作顺序：

1. 将原始的图像数据在应用层做相应的图像处理，包括白平衡/噪声去除和色彩还原等；
2. 将处理的数据进入组包层做数据分割以及重组，然后将其传输给底层协议层；
3. 底层协议层会根据数据类型产生包头，根据数据内容产生构成包围的校验序列，再将包头、数据本身和包尾组成起来发送给通道管理层；
4. 通道管理层模块按照通道的选通情况，合理分配数据到每个通道，之后数据经过数模转换进入到物理层传输；
5. 接收端在收到物理层数据后，再按照之前的逆序解包出原始的图像数据。

1. 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。

2. 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）。

3. 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。

3.CCI (Camera Control Interface)

CCI是一个双线、双向、半双工、串行接口。是I2C协议的子集，与I2C基本一致。

CCI是兼容I2C接口的快速模式变体。CCI应支持400kHz操作和7位从属寻址。

对于那些只支持RAW Bayer输出格式的摄像头，其CCI地址必须为011011xb（x=0,1）也就是0x36/0x37(例如手机camera)；对于其他的摄像头，其CCI地址必须为011110xb是0x3D0x3C。

CCI可选择支持速率： 1Mbps (Fm+), 12.5Mbps (SDR), or 25Mbps (DDR).

CCI接口命名如下：

• CCI (I2C) ： CCI 支持I2C
• CCI (I3C) ：CCI 支持I3C
• CCI (I3C SDR) ：CCI 支持I3C SDR
• CCI (I3C DDR) ：CCI 支持I3C DDR
• CCI ：表示同时支持 CCI (I2C) 和CCI (IC).C