MIPI系列之“初识MIPI”

该系列文章介绍MIPI系列规范。本篇为第一篇,主要介绍MIPI Alliance及其推出的一系列规范,以及相关的一些应用,以便对MIPI有一个全面的了解。后续会针对每一个部分进行详细介绍。

1、MIPI Overview

MIPI Alliance,即移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI)联盟。MIPI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。

MIPI联盟是一个开放的会员制组织。2003年7月,由美国德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、英国ARM和芬兰诺基亚(Nokia)4家公司共同成立。MIPI联盟旨在推进手机应用处理器接口的标准化。

MIPI联盟鼓励所有手机行业内的公司加入,包括:手机设备制造商、半导体厂商、软件厂商、系统供应商、外围设备制造商、知识产权提供商、其他公司。

目前官网上显示其会员有310余家,分为Adopter和Contributor两种。

MIPI Alliance的重点是设计和推广硬件和软件接口,以简化设备内置组件的集成,从天线和调制解调器到外围设备和应用处理器。MIPI联盟制定了所有规范,以满足移动设备所需的严格操作条件:高带宽性能,低功耗和低电磁干扰。

目前市场上的每款智能手机至少都有使用一种MIPI联盟规范。除此之外,平板电脑、笔记本电脑等均使用MIPI联盟规范。该规范可用于集成4G/LTE无线电和Wi-Fi调制解调器,应用处理器以及外围设备,如高分辨率摄像头,4K超高清显示器,高清音频组件,电池,麦克风和传感器等等。

随着移动互联在商业和社会中越来越普遍,越来越多的行业正在设计中利用移动技术。这些“mobile-influenced”的行业,如汽车行业和物联网,也受益于MIPI联盟提供的接口规范。汽车制造商正在使用这些接口来集成用于安全和信息娱乐应用以及高级驾驶员辅助系统(ADAS)的各种组件。物联网供应商正在使用这些规范来构建全系列的连接设备,从单功能产品到功能丰富的可穿戴设备和复杂的机器人系统。

2、Working Groups

MIPI联盟规范服务于六个基本应用领域:physical layer, multimedia, chip-to-chip or interprocessor communications (IPC), control/data, and debug/trace and software。这些规范作为单独的接口提供,使公司能够采用满足其特定需求的规范。

MIPI联盟工作组是该组织的核心。正是这些目标群体开发了MIPI规范。该组织目前拥有十几个跨越移动设备设计的工作组。规范对创始人、发起人和贡献者(Founders, Promoters and Contributor)成员公司开放。采用者(Adopter)成员不参加工作组,但他们可以使用最终的规范。

MIPI联盟规范由技术工作组开发,专注于接口技术的特定市场需求。每个工作组的参与者都是该领域的国际专家。参与者通常来自半导体公司,软件供应商,IP提供商,外围设备制造商,测试实验室和终端产品OEM等等。

技术工作组由MIPI联盟董事会根据内部调查组或讨论组的形式组成。一旦工作组成立,它就会建立一个开发路线图和时间表,以便在起草规范时进行充分的对话和讨论。

目前的工作组如下所示:


3、Specifications Overview

MIPI联盟规范在设备中提供六种类型的接口需求: 物理层,多媒体,芯片到芯片/处理器间通信(IPC),设备控制和数据管理,系统调试和软件集成(physical layer, multimedia, chip-to-chip/interprocessor communications (IPC), device control and data management, system debugging, and software integration)。

每个规范都经过优化,以满足三个基本性能特征:

  • 低功耗以延长电池寿命,
  • 高带宽,以实现功能丰富,数据密集型应用程序,以及
  • 低电磁干扰(EMI),以最大限度地减少无线电和设备子系统之间的干扰。
  • MIPI联盟将其规格作为单独的接口提供,使公司能够使用那些适合自己特定需求的接口。供应商可以将接口应用于自己的高级功能,以提供附加价值或区分其产品。


    3.1、Physical Layers

    PHY是任何互连解决方案的核心。MIPI Alliance提供三个高性能和成本优化的物理层系列:MIPI D-PHY,MIPI M-PHY和MIPI C-PHY(其实是四个,A-PHY正在开发中,预计2019年底发布)。公司可以应用规范来支持智能手机和移动连接设备的各种协议层和应用,例如平板电脑,笔记本电脑,汽车,机器人系统,可穿戴设备和物联网上的其他端点。

    MIPI D-PHY主要用于将相机和显示器互连到应用处理器。MIPI M-PHY支持多媒体和芯片到芯片/处理器间通信。MIPI C-PHY支持相机和显示器。每个PHY都满足高性能,低功耗操作和低电磁干扰(EMI)接口的严格要求。

    最新规范如下:

  • MIPI C-PHY℠ v1.2, 28-Mar-2017
  • MIPI D-PHY℠ v2.1, 28-Mar-2017
  • MIPI M-PHY® v4.1, 28-Mar-2017
  • MIPI HSI℠ v1.01, MIPI High-Speed Synchronous Serial Interface, 25-Jan-2009
  • 3.2、multimedia

    该部分包括Audio、Camera and Imaging、Display and Touch三部分,详细如下:

    音频部分,MIPI Alliance提供两个接口,MIPI SLIMbus和MIPI SoundWire,可简化多种音频组件在智能手机,PC,汽车等各种设备中的集成。MIPI SLIMbus主要用在移动设备中为大尺寸组件传输音频的接口,MIPI SoundWire适用于小型音频外设的统一接口。

    MIPI SLIMbus和MIPI SoundWire都是在CMOS I/O上实现的。每个接口使用两根线的硬件和传输接口,支持嵌入式控制和数据通道,多时钟系统,同步和异步模式,PCM和PDM格式,以及嵌入式中断,唤醒和时钟停止。

    Audio部分最新规范如下:

  • MIPI SLIMbus® v2.0, 18-Nov-2015
  • MIPI SoundWire® v1.1, 22-Aug-2016
  • MIPI Alliance提供相机和成像接口,以及标准化的相机命令集。每个都可用于为智能手机,平板电脑,汽车,视频游戏设备,相机无人机,可穿戴设备和其他产品带来高分辨率成像,丰富的色彩和高级的视频功能。

    MIPI Camera Serial Interface 2 (MIPI CSI-2) 运行在MIPI C-PHY和/或MIPI D-PHY物理层上。MIPI CSI-2广泛应用于移动领域。主要用于摄像机和主机设备之间的点对点图像和视频传输。

    MIPI Camera Command Set (MIPI CCS) 定义了一组用于实现和控制图像传感器的标准相机命令规范,简化了移动设备中图像传感器的配置。

    MIPI Camera Serial Interface 3 (MIPI CSI-3) 运行在基于MIPI M-PHY物理层的MIPI UniPro传输层上。

    Camera and Imaging部分最新规范如下:

  • MIPI CCS℠ v1.0, MIPI Camera Command Set, 24-Oct-2017
  • MIPI CSI-2℠ v2.1, MIPI Camera Serial Interface 2, 9-Apr-2018
  • MIPI CSI-3℠ v1.1, MIPI Camera Serial Interface 3, 12-Mar-2014
  • MIPI CPI℠ v1.0, MIPI Camera Parallel Interface, 23-Mar-2004
  • MIPI CSI℠ v1.0, MIPI Camera Serial Interface, 23-Mar-2004
  • MIPI Alliance提供两种显示和触摸规格,MIPI DSI和MIPI DSI-2,用于将显示器或多个显示器连接到应用处理器。这些选项使设计人员能够灵活地支持各种集成方法,具体取决于所使用的显示技术类型以及满足市场当前或未来需求所需的所需配置。

    MIPI联盟显示规范用于智能手机,平板电脑和其他移动设备。该规范还用于汽车仪表盘和车载信息娱乐显示器,智能仪表,视频游戏设备,智能手表等可穿戴设备,虚拟或增强现实头戴式设备等。

    Display and Touch部分最新规范如下:

  • MIPI ALI3C℠ v1.0, MIPI Adaptation Layer for I3C, 09-Apr-2018
  • MIPI DBI℠ v1.0, MIPI Display Bus Interface, 22-Mar-2004
  • MIPI DBI-2℠, MIPI Display Bus Interface 2, 16-Nov-2005
  • MIPI DCS℠ v1.4, MIPI Display Command Set, 2-May-2018
  • MIPI DPI-2℠ v2.00, MIPI Display Pixel Interface 2, 23-Jan-2006
  • MIPI DPI℠ v1.0, MIPI Display Pixel Interface, 23-Mar-2004
  • MIPI DSI-2℠ v1.1, MIPI Display Serial Interface 2, 2-May-2018
  • MIPI DSI℠ v1.3.1, MIPI Display Serial Interface, 17-Dec-2015
  • MIPI SDF℠ v1.0, MIPI Stereoscopic Display Formats, 14-Mar-2012
  • MIPI TCS℠ v1.0, MIPI Touch Command Set, 09-Apr-2018
  • 3.3、Chip-to-Chip/IPC

    MIPI联盟拥有一系列高速协议,用于4G/LTE调制解调器,Wi-Fi调制解调器,配套桥接芯片和应用处理器之间实现芯片到芯片或处理器间通信(IPC)。每个规范都满足了移动连接设备中对高性能,低功耗和低电磁干扰(EMI)的特殊需求。

    MIPI UniPro主要用于传统或模块化设备架构中的芯片到芯片或IPC的应用程序无关传输层(application-agnostic transport layer)。MIPI DigRF用于连接RFIC和基带处理器的高速接口。MIPI LLI用于应用处理器和调制解调器/基带处理器之间提供点对点接口。它使基带处理器能够访问应用处理器的专用DRAM存储器,以实现基带处理器操作,从而无需基带处理器拥有自己的专用DRAM芯片。

    最新规范如下:

  • MIPI DigRF℠ v4 v1.2, 4-Feb-2014
  • MIPI Dual Mode℠ 2.5G / 3G RFIC v3.09.06, 5-Aug-2011
  • MIPI LLI℠ v2.1, MIPI Low Latency Interface, 7-Nov-2014
  • MIPI UniPro℠ v1.8, 11-Jan-2018
  • 3.4、Control and Data

    MIPI联盟拥有一系列接口规范,用于管理低速组件的协议层,设计人员可以使用这些规范来控制组件并管理运营数据的使用和流程。

    MIPI RF Front-End Control Interface (RFFE)简化了复杂RF前端设备的集成。MIPI Battery Interface用于提高电池性能和安全性的“智能”接口。MIPI System Power Management用于将SoC连接到一个或多个外围芯片的电源管理控制和数据总线。eTrak – Envelope Tracking Interface用于提高RF电源效率。MIPI I3C and I3C Basic用于移动,物联网和汽车系统中连接传感器,处理器和其他外设的总线接口。MIPI Virtual GPIO Interface (VGI)是一种用于移动系统中的边带信号和低速消息传递的通用架构。

    最新规范如下:

  • MIPI BIF℠ v1.1.1, MIPI Battery Interface, 10-Mar-2015
  • MIPI BIF℠ Hardware Abstraction Layer v1.0, 22-May-2013
  • MIPI eTrak℠ v1.1, MIPI Envelope Tracking Interface, 10-Sep-2014
  • MIPI I3C® v1.0, MIPI Improved Inter Integrated Circuit, 31-Dec-2016
  • MIPI I3C Basic℠ v1.0, 8-Oct-2018
  • MIPI RFFE℠ v2.1, MIPI RF Front-End Control Interface, 23-April-2018
  • MIPI SPMI℠ v2.0, MIPI System Power Management, 28-Aug-2012
  • 3.5、Debug and Trace

    MIPI联盟有一系列规范,可用于调试移动设备中连接的组件,例如物联网上的端点。也可以用于调试应用处理器,调制解调器,设备控制器,电源管理设备等。

    最新规范如下:

  • MIPI Gigabit Debug for IPS v1.0, 29-Jul-2016
  • MIPI Gigabit Debug for USB v1.1, 2-Mar-2018
  • MIPI HTI v1.0, MIPI High-Speed Trace Interface (MIPI HTI), 29-Jul-2016
  • MIPI NIDnT℠ v1.2, MIPI Narrow Interface for Debug and Test, 5-Dec-2017
  • MIPI PTI℠ v2.0, MIPI Parallel Trace Interface, 12-Oct-2011
  • MIPI SPP℠ v1.0, MIPI SneakPeek Protocol, 3-Aug-2015
  • MIPI STP℠ v2.2, MIPI System Trace Protocol, 11-Feb-2016
  • MIPI SyS-T℠ v1.0, MIPI System Software – Trace, 9-Apr-2018
  • MIPI TWP℠ v1.1, MIPI Trace Wrapper Protocol, 18-Dec-2014
  • 3.6、Software Integration

    MIPI联盟开发了一系列规范,以简化移动设备中组件的软件集成,以及针对其他市场(如汽车系统和物联网)的移动互联。软件规范包括基础架构框架和一系列接口规范,这些规范统一了MIPI Alliance协议的软件发现和配置。这些解决方案使开发人员能够在加载驱动程序时使用通用软件方法来管理来自不同供应商的各种组件。该方法不仅简化了软件集成,还降低了开发成本。

    最新规范如下:

  • MIPI DDB℠ v1.0, MIPI Device Descriptor Block,12-Oct-2011
  • MIPI DisCo℠ v1.0, MIPI Discovery and Configuration (DisCo) Specification, 28-Dec-2016
  • MIPI DisCo Specification for NIDnT, 24-Oct-2017
  • MIPI DisCo Specification for SoundWire v1.0, 28-Mar-2017
  • MIPI I3C℠ HCI℠ v1.0, 29-Sep-2017
  • 以上就是针对MIPI Alliance、Working Groups、六大基本应用领域相关规范的介绍,后续会针对各个领域的具体规范进行相关介绍。

    文章转载自:硬件助手

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