MIPI可分为物理层和逻辑层两大部分。物理层尽可能采用通用内容,逻辑层则是分别面向摄像头、显示屏、移动通信、存储等不同用途的专用协议。MIPI的物理层有D-PHY、M-PHY、C-PHY等3种。D-PHY现在大量应用于应用处理器与显示屏、摄像头连接的部分。随着摄像头、显示屏的像素和帧频的增加,D-PHY的数据传输速度有可能无法满足需要。M-PHY是D-PHY的后续标准,速度更快;目前最新的标准是C-PHY。
那么D是什么意思呢?在MIPI D-PHY的文档中有提到过,D-PHY的最初版本的设计目标是500Mbits/s,而D是罗马数字(拉丁文数字)中500 。
MIPI D-PHY协议定义了两种传输模式:高速模式(High Speed,HS)和低功耗模式(Low Power,LP),两种模式使用不同的传输电平和传输机制。HS模式和LP模式的电平如下图所示:
其中,HS模式下,为差分信号传输,信号电平在100mV~300mV(200mV的压摆);LP模式下,为单端信号传输,信号电平在0~1.2V(1.2V压摆)。HS模式下,信号传输速度可达80Mbps~1Gbps(v1.0)或80Mbps~1.5Gbps(v1.1),采用源同步的传输方式,由主机(Master)设备向从机(Slave)设备提供DDR时钟。LP模式下,信号传输速度为10Mbps,此时传输通道的差分线(HS模式下的)是两根独立的信号线。无论是HS模式还是LP模式,都采用LSB fisrt,MSB last的传输方式。
图片传输分成“Global Timing”和“有效数据”两大部分,简单来说Global Timing的作用就是摄像头在传真正的图像数据之前,需要有一个暗号来联系手机,确定摄像头和手机能相互连通,再开始传输有效数据,有效数据就是我们看到的一张张图片。
C-PHY传承了D-PHY的Global Timing,也就是C-PHY和D-PHY联系手机的暗号是一样的,区别在于有效数据的传输方式不同,C-PHY通过某些技术改良,使数据传输速度更快。
目前摄像头和手机的硬件连接,通常是10根MIPI线,部分芯片这10根线既可以用作C-PHY,也可以用做D-PHY,两者在pin脚定义上是兼容的。
C-PHY将原先D-PHY的2线一组传输,转换为3线一组传输,且C-PHY不需要CLK线。
基于3线传输的特殊构造,C-PHY通过检测状态位的改变来识别数据的变化状态,并不需要CLK线;而且通过3线传输的方法,C-PHY实现了5进制传输,效率远高于D-PHY的2进制传输。好比我们在搬砖时,力气大的一次可以搬5块,而力气小的一次仅可以搬2块,搬5块的当然比搬2块的速度快。假定需要传输65536个字节的图片,65536=2^16,D-PHY需要搬16次的砖,C-PHY仅需要7次就能搬完,5^7=78125>65536, 所以效率是原来的16/7≈2.28倍。