MIPI學習--CSI2

1、mipi是什么？

mipi當然是米皮啦！西安的小吃，哇哈哈哈，削微開個玩笑

MIPI 聯盟成立于2003年，是由ARM, Nokia, ST ,TI等公司成立的一個非營利組織，即移動產業處理器介面（Mobile Industry Processor Interface 簡稱MIPI）聯盟，開發移動和受移動影響的設備的公司提供服務，該組織制定了硬體和軟體介面規范，制造商可以使用它們來互連設備中的組件，目的是把手機內部的介面如攝像頭、顯示屏介面、射頻/基帶介面等標準化，從而減少手機設計的復雜程度和增加設計靈活性，

MIPI（移動產業處理器介面，Mobile Industry Processor Interface）是MIPI聯盟發起的為移動應用處理器制定的開放標準和一個規范，MIPI聯盟下面有不同的WorkGroup，分別定義了一系列的手機內部介面標準，比如攝像頭介面CSI、顯示介面DSI、射頻介面DigRF、麥克風/喇叭介面SLIMbus等，下圖是按照 MIPI的規劃下一代智能手機的內部架構，

攝像機串行介面2規范定義了外圍設備（攝像機)和主機處理器(基帶、應用引擎)之間的介面

mipi官網 ：https://www.mipi.org/

2、名詞解釋

Lane：用于高速串行時鐘或資料傳輸的單向、點對點、2或3線介面；lane的數量由使用中的PHY規范的決定(即 分別為D-PHY或C-PHY)，

使用D-PHY物理層的CSI-2相機介面由一個時鐘線和一個或多個資料線組成，

使用C-PHY物理層的CSI-2相機介面由一個或多個通道組成，每個通道同時傳輸時鐘和資料資訊
Message：在CCI (I2C)或CCI (I3C SDR)中，訊息以啟動或重復啟動條件開始，后面跟著目標備設備的地址，R/W位，其他資料，并以停止或重復啟動條件結束，在CCI (I3C SDR)的情況下，可以在開頭添加一個啟動或重復啟動條件，后跟7’h7e，

在CCI (I3C DDR)中，訊息以I3C HDR ENTHDR0 CCC或I3C HDR重啟模式開始，然后是HDR-DDR命令、HDR-DDR資料，以I3C HDR退出模式或I3C HDR重啟模式結束，
Operate：操作由一個或多個訊息組成，以便讀或寫，
Packet：以指定方式組織的一組位元組，用于跨介面傳輸資料， 所有資料包都有最小指定的組件集， 位元組是產生資料包的基本資料單位，
有效負載：僅應用程式資料-所有同步、頭、ECC和校驗和以及其他與協議相關的資訊都被洗掉， 這是應用程式處理器和外圍設備之間傳輸的“核心，
睡眠模式：睡眠模式(SLM)是一種僅泄漏電平的功耗模式，
傳輸：高速串行資料主動遍歷總線的時間， 一個傳輸在開始和結束時分別以SOT（傳輸的開始）和EOT（傳輸的結束）為界，
虛擬通道：支持多達32個外圍設備的多個獨立資料流， 每個外圍設備的資料流可能是虛擬通道， 這些資料流可以交錯并作為順序資料包發送，每個資料包專用于特定的外圍設備

3、CSI-2概覽

3.1 C-PHY和D-PHY概覽

D-PHY：一個2線時鐘線和一個或多個2線資料線的單向差分介面，發送方接受方之間的連接用D-PHY模式CSI-2，發送方是camera模組，接受方是CPU中某部分

C-PHY：第二個高速資料傳輸介面選項 ，由一個或多個單向3線串行資料通道組成，每個通道都有自己的嵌入式時鐘，CSI發送器和接收器連接，

3.2 CSI-2 分層定義

PHY層 ： 指定傳輸介質(電導體)，輸入/輸出電路和從串行位元流捕獲“1”和“0”的時鐘機制，這一部分記錄了傳輸介質的特性、信令和D-PHY物理層選項的電氣引數、時鐘和資料通道之間的定時關系，

指定了發送起始(SoT)和發送結束(EoT)的信令機制，以及可以在發送和接收物理之間傳遞的其他“帶外”資訊，位級和位元組級同步機制是PHY的一部分

協議層，協議層由幾個層組成，每個層都有不同的職責，CSI-2協議使用主機處理器上的單一介面支持多個資料流，協議層指定如何標記和交叉多個資料流，以便每個資料流可以正確地重構，

?像素/位元組打包/解包層：CSI-2規范支持不同像素格式的影像應用程式，在傳送器中，這一層將應用層的像素打包成位元組，然后再將資料發送到低層協議層，在接收端，這一層在將資料發送到應用層之前將底層協議層的位元組解包為像素，每像素8 位資料被這一層不變地傳送，

?低級別協議：低級別協議(LLP)包括為串行資料在SoT(傳輸開始)和EoT(傳輸結束)事件之間傳輸以及將資料傳遞到下一層建立位174級和位元組級同步的方法，LLP的最小資料粒度是一個位元組，LLP還包括位元組內位值解釋的賦值，即“尾數”賦值，

?Line管理：為提高性能，CSI-2是Lane-scalable的，資料通道的數量不受的限制，可以根據應用程式的帶寬要求來選擇，介面的傳輸端將(“分發器”功能)位元組從傳出的資料流分發到一個或多個通道，在接收端，介面從通道收集位元組并合并 (“合并”功能)到一個重新組合的資料流中，恢復原始的流序列，對于C-PHY物理層選項，這一層專門分配或收集位元組對(即16位)到或從資料通道

應用程式層：這一層描述了包含在資料流中的資料的更高層次的編碼和解釋

3.3 控制端CCI

控制端有2根雙向線連接，兼容I2C，可以支持400KHz的資料傳輸，其讀寫都遵循I2C協議，包括單資料讀寫以及連續資料讀寫，最大支持16bit暫存器尋址，能夠支持8bit，16bit，32bit，64bit資料寬度，暫存器資料發送順序是由高到低，

CCI可以選擇性地支持高達1Mbps (Fm+)、12.5Mbps (SDR)或25Mbps (DDR)，

4、MIPI CSI2作業模式

D-PHY有兩種傳輸模式：
①HS 高速傳輸模式，用于傳輸突發資料，同步傳輸，信號為差分信號，電平范圍為100mv-300mv，傳輸速度范圍是80-1000Mbps，
在該模式下傳輸時，當差分線正端收到1.2V 信號，負端收到0V信號時，這時接收端識別為1，反之為0，
②LP 低功耗模式，用于傳輸控制指令，異步傳輸，信號線為單端，電平范圍是0-1.2v，沒有用時鐘線，時鐘是通過兩個資料線異或而來的，速度只有10Mbps，
在該模式下傳輸時，當正端接收到300m V，負端接收到100m V 時接收端識別為1.反之則識別為0，

進入時序：LP11->LP10->LP00

退出時序：LP00->LP10->LP11

5、Low Level層

低級別協議(LLP)是一個面向位元組的、基于包的協議，它支持使用短包和長包格式傳輸任意資料，

LLP包有兩種：長包和短包，每個包的傳輸以ST（start of transmission）開始，ET（end of transmission）結束，中間間隙是LPS（Low Power State低功耗狀態）

長報文

MIPI CSI2的長包主要有包頭、資料包和包尾三部分構成，而包頭又可細分為：資料標識（data identifier）、資料包大小（word count）和錯誤校驗碼（ECC）構成

短報文

與長包相比，短包沒有資料包和包尾，資料標識DI中的資料型別在0x00到0x0F之間，WC欄位是短包的資料域，這個資料可由用戶定義，ECC是校驗碼，能對1bit錯誤進行糾錯，2bit錯誤進行檢查

幀格式

6、驅動代碼中mipi的配置

mipi_clk = mipi_data_rate * line_number / 10bit

    .mipi_data_lp2hs_settle_dc = 85,
    .mipi_pixel_rate = 460800000,               //sensor實際輸出資料速率

    .sensor_interface_type = SENSOR_INTERFACE_TYPE_MIPI,
    .mipi_sensor_type = MIPI_OPHY_NCSI2,
    .mipi_settle_delay_mode = 1,
    .mipi_lane_num = SENSOR_MIPI_4_LANE,

enum ACDK_SENSOR_INTERFACE_TYPE_ENUM {
    SENSOR_INTERFACE_TYPE_PARALLEL = 0,
    SENSOR_INTERFACE_TYPE_MIPI,
    SENSOR_INTERFACE_TYPE_SERIAL,/* add for ATV using serial interface */
    SENSOR_INTERFACE_TYPE_MAX
};

typedef enum { //0:CSI2(2.5G), 1:NCSI2(1.5G)
    CSI2_1_5G           = MIPI_OPHY_NCSI2, /* 1.5G support */
    CSI2_2_5G           = MIPI_OPHY_CSI2, /* 2.5G support*/
    CSI2_2_5G_CPHY      = MIPI_CPHY, /* 2.5G support*/
}SENINF_CSI2_ENUM;

typedef enum {
  SENSOR_MIPI_1_LANE = 0,
  SENSOR_MIPI_2_LANE,
  SENSOR_MIPI_3_LANE,
  SENSOR_MIPI_4_LANE
} ACDK_SENSOR_MIPI_LANE_NUMBER_ENUM;

有關mipi的知識和經驗總結未完待續...

7、參考檔案

MIPI CSI2學習（一）：說一說MIPI CSI2_會飛的胖子的博客-CSDN博客

【轉】mipi-csi-2解讀 - 七月媽 - 博客園 (cnblogs.com)

MIPI介面的那些事兒 (qq.com)

剩下還有一些corlor space、資料格式以及存盤格式的介紹在 《mipi_CSI-2協議規范資料,mipi_CSI-2_specification_v2-1-er01.pdf》