解析MIPI C-PHY(一）

DPHY是源同步系統(tǒng)(有同步時(shí)鐘通道clock lane)，為了提高帶寬，CPHY沒有同步時(shí)鐘clock lane，時(shí)鐘是嵌入到數(shù)據(jù)中的，當(dāng)然也涉及到數(shù)據(jù)編解碼。DPHY是1個(gè)時(shí)鐘lane，1/2/4對(duì)數(shù)據(jù)lane，接收端根據(jù)時(shí)鐘邊沿采樣數(shù)據(jù)，比如尋找0xb8的同步頭。而MIPI CPHY不帶時(shí)鐘lane，必先恢復(fù)時(shí)鐘，然后用恢復(fù)時(shí)鐘采樣數(shù)據(jù)(尋找0xb8的同步頭)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼。

CPHY的symbol

相比DPHY，CPHY沒有時(shí)鐘線；CPHY三線為一lane，三線彼此差分，CPHY最多3lane(即9線）比D-PHY要少一根線。每一根線有三種電平：3/4V，2/4V 和 1/4V，這三個(gè)線的電平彼此不同，因此可以有6種排列組合，記為：+x, -x, +y, -y, +z, -z。

請(qǐng)思考一下，為什么沒有000、111這兩種狀態(tài)？后面解答。

我們對(duì)這三個(gè)線的電壓，兩兩做差，就可得到下面的眼圖。三根線的電壓差所形成的形狀如同“眼睛”，稱之為眼圖。每一個(gè)Wire status狀態(tài)切換是一個(gè)symbol，每一個(gè)symbol代表了3bit 數(shù)據(jù)，注意，是Wire status的切換才是數(shù)據(jù)，而非Wire status本身代表數(shù)據(jù)，讀者可以思考下為什么。

C-PHY如何表示傳輸數(shù)據(jù)

C-PHY是如何表達(dá)并傳輸數(shù)據(jù)的？就是靠6個(gè)狀態(tài)的切換表示數(shù)據(jù)的，注意，是Wire status的切換才是數(shù)據(jù)，而非Wire status本身代表數(shù)據(jù)，如下圖：每一次的狀態(tài)切換，代表了3bit的數(shù)據(jù)。

Wire status切換歸總為表格：

假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)是+x. 即：

假設(shè)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)000 010 011那么狀態(tài)的變化是：+x => +z => +x => -y

檢測(cè)symbol狀態(tài)變化的電路如下圖：

CPHY的數(shù)據(jù)編碼

對(duì)于D-PHY而言，以Byte為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)UI是1 bit。

對(duì)于C-PHY而言，以16bit為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)UI 是16/7 bit。

也就是說，CPHY是16 bit 的有效數(shù)據(jù)要分配成7 個(gè)symbols，每個(gè)symbols 3bit共計(jì)21bit，那么16bit怎么編碼成21bit呢？如下圖：

詳細(xì)圖如下：

Flip[6:0]的編碼邏輯如下：

CPHY的帶寬

對(duì)于D-PHY而言，以Byte為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)UI是1 bit。
對(duì)于C-PHY而言，以16bit為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)UI 是16/7 bit。
16/7 是怎么計(jì)算的？見下圖：16bit數(shù)據(jù)映射成21bit，也就是7個(gè)symbol，每個(gè)symbol有3個(gè)bit。

為什么16bit有效數(shù)據(jù)要分配成7個(gè)symbols？

16bit數(shù)據(jù)，有2^16=65536個(gè)值，7個(gè)symbol(1個(gè)symbol代表5種狀態(tài))有5^7=78125個(gè)值。所以并不是所有symbol狀態(tài)都被用完。

若分配為6個(gè)symbol，5^6=15625，小于2^16，無法完備表達(dá)16bit數(shù)據(jù)的值。

CPHY的1個(gè)lane最大帶寬是2.5G symbols/s，即每一lane 最大傳輸速率是 2.5G UI/s，每一個(gè)UI是16/7=2.28bit，CPHY最多有3個(gè)lane。因此CPHY最大帶寬為2.5G*16/7bit * 3 = 17.14G bit/s。在同樣是2.5G的速率下，C-PHY可以達(dá)到17.1G，而D-PHY只有10G。

CPHY通信時(shí)序

上圖與下圖區(qū)別就是：Programmable Sequence

Escape Mode

非常經(jīng)典的設(shè)計(jì)思路，A、C異或得到時(shí)鐘，時(shí)鐘上升沿采集A得到命令，Escape Mode可以發(fā)送命令、發(fā)送數(shù)據(jù)(低功耗）。

我們來看，Escape Mode包含了哪些命令：

Trigger-Reset Command in Escape Mode

Low-Power Data Transmission