如何使用示波器分析手機(jī)中的MIPI-DSI協(xié)議？

智能手機(jī)內(nèi)部集成了多種設(shè)備，為了形成行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，MIPI聯(lián)盟發(fā)起MIPI(移動行業(yè)處理器接口)作為移動應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)。那么如何解析MIPI中的顯示模組接口協(xié)議MIPI-DSI呢?

1、MIPI介紹

MIPI是2003年由ARM，Nokia，ST，IT等公司成立的一個聯(lián)盟，旨在把手機(jī)內(nèi)部的接口如存儲接口，顯示接口，射頻/基帶接口等標(biāo)準(zhǔn)化，減少兼容性問題并簡化設(shè)計(jì)。

MIPI聯(lián)盟有不同的工作組，分別定義一系列的手機(jī)內(nèi)部接口標(biāo)準(zhǔn)，如攝像頭接口CSI、顯示接口DSI、射頻接口DigRF等。統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)的好處是手機(jī)廠商可以根據(jù)需要從市面上靈活選擇不同的芯片和模組，方便快捷的進(jìn)行外觀和功能的設(shè)計(jì)。

圖1 MIPI聯(lián)盟

下圖2所示MIPI結(jié)構(gòu)分為物理層、協(xié)議層和應(yīng)用層。目前比較成熟的MIPI應(yīng)用有攝像頭CSI接口、顯示屏DSI接口和基帶和射頻間DigRF接口，而其他例如UFS、LLI等規(guī)范正在逐步制定和完善過程中。

圖2 MIPI接口結(jié)構(gòu)

2、MIPI-DSI

MIPI-DSI屬于MIPI子協(xié)議，為 Display工作組制定的關(guān)于顯示模組接口的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。MIPI-DSI使用D-PHY作為物理層傳輸。

D-PHY采用1對源同步的差分時鐘和1～4對差分?jǐn)?shù)據(jù)線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸采用DDR方式，即在時鐘的上下邊沿都有數(shù)據(jù)傳輸。

(1)D-PHY傳輸狀態(tài)：低功耗LP和高速HS。

LP(單信號0V~1.2V)：低功耗模式，10Mbps傳輸速度、異步傳輸，主要用于傳輸控制命令。

HS(差分信號100mv~300mv)：高速模式，80M~1Gbps傳輸速度、同步傳送，用于傳輸高速圖像數(shù)據(jù)。

HS差分和LP單信號如圖3所示。

圖3 單端信號和差分信號

(2)D-PHY三種模式：控制模式(Control Mode)、Escape Mode、和高速模式(HS Mode)

其中前兩種模式都屬于LP狀態(tài)下的兩種模式，高速模式屬于HS狀態(tài)， Escape Mode被定義為LP狀態(tài)下的一種比較特殊的操作模式。

圖4 MIPI DSI應(yīng)用

MIPI-DSI利用單端和差分信號線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，LP模式下進(jìn)行單端數(shù)據(jù)傳輸，HS模式下進(jìn)行差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，使用可以雙向傳輸?shù)腄ata0+/Data0-數(shù)據(jù)Lane進(jìn)行配置。

3、MIPI-DSI數(shù)據(jù)傳輸格式

MIPI-DSI的數(shù)據(jù)傳輸格式以數(shù)據(jù)包為基本單元傳輸，數(shù)據(jù)包的類型分為短數(shù)據(jù)包和長數(shù)據(jù)包。

(1)、短數(shù)據(jù)包：4 bytes(固定長度)主要用于傳輸命令、讀寫寄存器;

數(shù)據(jù)包包頭：

l 數(shù)據(jù)標(biāo)識符(DI)*1byte:含虛擬數(shù)據(jù)通道【7:6】和數(shù)據(jù)類型【5:0】。

l 數(shù)據(jù)包*2 byte：要傳送的數(shù)據(jù)，長度固定兩個字節(jié)。

l 誤差校正碼(ECC)*1byte：可以把一個位的錯誤糾正。

圖5 短數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

(2)、長數(shù)據(jù)包：6~65541 bytes(動態(tài)長度)主要用于傳輸大量圖像數(shù)據(jù)或者部分控制命令。

數(shù)據(jù)包報頭(4 bytes)：

l 數(shù)據(jù)標(biāo)識符(DI)*1byte:含虛擬數(shù)據(jù)通道【7:6】和數(shù)據(jù)類型【5:0】。

l 字節(jié)數(shù)(WC)*2 byte：要傳送的數(shù)據(jù)，長度固定兩個字節(jié)。

l 誤差校正碼(ECC)*1byte：可以把一個位的錯誤糾正。

l 有效傳送數(shù)據(jù)(6~65541 bytes)：最大字節(jié)=2^16。

l 數(shù)據(jù)包頁腳(2 byte)：校驗(yàn)。

圖6 長數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

4、 實(shí)例應(yīng)用與分析

(1) 現(xiàn)場模擬MIPI-DSI協(xié)議，使用數(shù)據(jù)挖掘型示波器ZDS4054 Plus，其免費(fèi)標(biāo)配MIPI-DSI協(xié)議低速LP模式解碼功能，具體操作如下圖7所示。

圖7 解碼步驟

(2) ZDS4054 Plus標(biāo)配512Mpts的存儲深度，且可對全內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，MIPI-DSI協(xié)議解碼界面如圖8所示?？赏ㄟ^事件表查看具體的解碼內(nèi)容，也可以將事件表中的內(nèi)容通過導(dǎo)出報表的格式將其導(dǎo)出。

圖8 解碼界面

(3) 對長時間監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)異常分析時，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能，對信號進(jìn)行多窗口異常監(jiān)測和分析，可就某一個數(shù)據(jù)幀或某一個數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，通過查看放大數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，找出異常，如下圖9所示。

圖9細(xì)節(jié)分析