MIPI C-PHY 与 D-PHY

article/2025/9/27 20:38:32

MIPI：即移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI）联盟；是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和一个规范。

CSI：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，目前CSI协议有两个版本协议，分别为CSI-2和CSI-3；CSI-2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，属于高速Serdes范畴,应用不那么广泛。

DPHY：具有时钟线，源同步系统，一般是1/2/4对差分数据线，电流驱动型，单信号幅度一般是200mV，差分幅度为400mV左右，以Byte为单位进行数据传输，一个UI是1bit，采用DDR方式传输，即时钟的上下沿都有数据。主从结构，根据传输方向可以分为前向通道和反向通道。

1）HS高速模式，传输突发数据，同步传输，差分，电压为200mV左右，速率范围为80Mbps-1000Mbps。最小单位为1个字节，采用小端的方式即LSB first，MSB last。有两种状态HS-0、HS-1。

2）LP低功耗模式，传输指令，异步传输，单端，电压为1.2V左右，没有时钟线，时钟通过两个线异或而来，速率10Mbps，最小单位为1个字节，同样采用小端。

六种状态及传输时序图如下所示：

CLK Lane也会有一个LP11→LP01→LP00的时序，从而进入HS模式。在CLK Lane进入HS模式后，Data Lane才从LP向HS模式切换。Master端传输时钟信号，Slave端根据传来的时钟对data lane引脚进行采样获取数据。在Data Lane上进行数据传输时，一开始发送SoT(start of transmission)信号，然后发送数据payload，最后以EoT(end of transmission)结束，这样为一个完整的物理层上的数据包。接收端通过SoT和EoT识别数据包并获取payload，然后交给上层解析。如果是连续时钟模式，CLK Lane不会切换到LP状态，如果是非连续时钟模式，没传完一帧图像，将会从HS切换到LP，再进行传输下一帧图像时，再从LP切换到HS。

C-PHY：C-PHY中的C表示bandwidth limited channels，即带宽受限通道。采用了三相符号编码的技术，通过三根线传输，提升带宽，最多3组线，共9根线，支持1/2/3组形式，一般常用的16M摄像头2组线即可，更高的可能需要用到3组线。因为C-PHY不传输时钟，必须CDR先恢复时钟，然后再用恢复的时钟采样数据并寻找同步头，最后还需要进行数据解码恢复出最初的发送的内容（发送端的过程相反）

C-PHY一组有三根线，电平也有三种，分别为3/4,2/4,1/4电平，定义了6种状态。但是传输的数据是状态之间的变化，即除开本身的状态共有五种状态的变化。3bit说明如下：

1）最高位翻转flip：1表示极性发生变化，但不旋转，且忽略旋转与反极性的作用。0即不变化。

2）中位旋转Rotate：1表示顺时针旋转，即+x $\rightarrow$ +y $\rightarrow$ +z $\rightarrow$ +x；0表示逆时针旋转， +x $\rightarrow$ +z $\rightarrow$ +y $\rightarrow$ +x；

3）最低位反极性polarity：1表示线状态在前一个状态基础上发生了反极性变化，比如+x $\rightarrow$ -x； +y $\rightarrow$ -y； +z $\rightarrow$ -z；0表示不变化。5种变化如下表格所示。

C-PHY是以16bit数据为单位进行传输，有2^16=65536个值，7个symbol(1个symbol代表5种状态)有5^7=78125个值。所以并不是所有symbol状态都被用完。若分配为6个symbol，5^6=15625，小于2^16，无法完备表达16bit数据的值。每个symbol为3bit，7个symbal即为21bit，所以需要进行16bit向21bit转换。所以C-PHY需要多一个编解码器。16bit数据会与7个symbal有对应的映射表，可根据查找表得出，比如16bit 0x7290对应的就是02241000的传输值。

CPHY的1个lane最大带宽是2.5G symbols/s，即每一lane 最大传输速率是 2.5G UI/s，每一个UI是16/7=2.28bit，CPHY最多有3个lane。因此CPHY最大带宽为2.5G*16/7bit * 3 = 17.14G bit/s。在同样是2.5G的速率下，C-PHY可以达到17.1G，而D-PHY只有10G。