MIPI、CSI、CCI 协议基础介绍

2023-11-22 08:10
文章标签 基础 介绍 协议 mipi csi cci

本文主要是介绍MIPI、CSI、CCI 协议基础介绍,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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:

 

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 LayerPHY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

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

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