《MIPI CSI-2协议详解》一书深入剖析了移动设备摄像头接口标准MIPI CSI-2的技术规范与应用实践，适合硬件工程师及开发者参考学习。
### MIPI CSI-2 协议详解
#### 一、MIPI CSI-2协议概述
MIPI CSI-2（Mobile Industry Processor Interface Camera Serial Interface 2）是一种广泛应用于移动设备中的相机传感器接口标准，旨在提供高效且低功耗的数据传输方式。此协议由MIPI联盟制定，该组织致力于为移动计算和通信领域开发标准化的接口规范。
#### 二、MIPI CSI-2架构与关键技术
##### 1. 串行接口
MIPI CSI-2采用串行设计，数据按位顺序传输而非并行传输。这种设计减少了信号线的数量，降低了功耗和成本，并提高了系统的集成度。
##### 2. MIPI联盟
成立于2003年的MIPI联盟是一个由众多移动设备制造商和技术提供商组成的组织，其目标是为移动设备开发标准化接口规范，包括显示接口、摄像头接口等。
##### 3. MIPI CSI-2架构
MIPI CSI-2协议架构主要包括以下几层：
- **物理层**：负责信号的发送与接收。
- **数据链路层**：负责数据封装和解封。
- **应用层**：提供高级功能，如错误检测和流量控制。
##### 4. 协议层
MIPI CSI-2协议包括两个子层：
- **字节打包层**：主要任务是将原始图像数据打包成适合传输的数据包格式。
- **LLP（Low Level Power）层**：这是一种面向字节的、基于包的协议，支持不同大小的数据包传输。通过EOT-LPS-SOT序列确保数据包之间的清晰分隔。
#### 三、传输模式与通道状态
MIPI CSI-2协议支持两种主要传输模式：
- **LP（Low-Power）模式**：用于控制信号传输，最高速率10MHz。
- **HS（High-Speed）模式**：用于高速数据传输，每条Lane的速率为80Mbps至1Gbps。
##### 通道状态
MIPI CSI-2定义了几种不同的通道状态：
- **LP mode**有四种状态：LP00、LP01（0）、LP10（1）、LP11（Dp、Dn）。
- **HS mode**有两种状态：HS-0、HS-1。
每个状态对应的电压范围如下：
- **LP模式**：电压为0~1.2V。
- **HS模式**：电压在100mV至300mV之间，共模信号为200mV，差模信号幅度同样为200mV。
#### 四、操作模式与时序要求
数据线上的三种可能的操作模式包括：
- **Escape mode**：用于发送控制命令。
- **High-Speed (Burst) mode**：用于高速传输数据。
- **Control mode**：用于控制信号的传输。
进入各种模式所需的时序如下：
- **Escape mode**进入时序为LP11→LP10→LP00→LP01→LP00；退出时序为LP00→LP10→LP11。
- **High-Speed mode**进入时序是 LP11→LP01→LP00，随后发送SoT(即 二进制序列 00_11_0D)；退出时序为EoT后转回至LP11。
- **Turnaround**进入和退出的时序分别为：LP11→LP10→LP00→LP10→LP00 和 LP00→LP10→LP1。
此外，HS模式下几个关键时序参数在调试过程中十分重要：
- **T_LPX**：当接收器检测到缺少时钟转换后禁用时钟通道HS-RX的超时时长。
- **T_HS-SETTLE**：从最后一个数据通道转换至 LP 模式之后，发射器继续发送 HS 时钟的时间长度。
- **T_HS-PREPARE**：在任何相关数据通道开始由LP模式转向 HS 模式之前，HS 时钟将被发射器驱动的时间长度。
- **T_HS-ZERO**：从进入 HS-0 状态到启动 HS 数据传输之间，发射机立即驱动 LP-00 通道状态的时间间隔。
- **T_HS-TRAIL**：在任何相关数据通道开始由LP模式转向HS模式之后的时钟通道转换时间长度。
MIPI CSI-2协议通过高效的串行接口和多种操作模式为移动设备中的相机传感器提供了高性能、低功耗的数据传输方案。深入了解该技术有助于优化移动设备的设计与性能。
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