什么是MIPI接口

1、.窗體頂端窗體底端什么是MIPI接口 摘要: 隨著客戶要求手機(jī)攝像頭像素越來(lái)越高同時(shí)要求高的傳輸速度傳統(tǒng)的并口傳輸越來(lái)越受到挑戰(zhàn)。提高并口傳輸?shù)妮敵鰰r(shí)鐘是一個(gè)辦法但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)變得越來(lái)困難增加傳輸。 手機(jī)攝像頭MIPI技術(shù)介紹 隨著客戶要求手機(jī)攝像頭像素越來(lái)越高同時(shí)要求高的傳輸速度傳統(tǒng)的并口傳輸越來(lái)越受到挑戰(zhàn)。提高并口傳輸?shù)妮敵鰰r(shí)鐘是一個(gè)辦法但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)變得越來(lái)困難，增加傳輸線的位數(shù)是但是這又不符合小型化的趨勢(shì)。采用MIPI接口的模組相較于并口具有速度快、傳輸數(shù)據(jù)量大、功耗低、抗干擾好的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到客戶的青睞并在迅速增長(zhǎng)。例如一款同時(shí)具備MIPI和并口傳輸?shù)?M的模組，

2、8位并口傳輸時(shí)需要至少11根的傳輸線，高達(dá)96M的輸出時(shí)鐘才能達(dá)到12FPS的全像素輸出而采用MIPI接口僅需要2個(gè)通道6根傳輸線就可以達(dá)到，在全像素下12FPS的幀率且消耗電流會(huì)比并口傳輸?shù)痛蟾?0MA。由于MIPI是采用差分信號(hào)傳輸?shù)模栽谠O(shè)計(jì)上需要按照差分設(shè)計(jì)的一般規(guī)則進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是需要實(shí)現(xiàn)差分阻抗的匹配。MIPI協(xié)議規(guī)定傳輸線差分阻抗值為80-125歐姆。 上圖是個(gè)典型的理想差分設(shè)計(jì)狀態(tài)為了保證差分阻抗線寬和線距應(yīng)該根據(jù)軟件仿真進(jìn)行仔細(xì)選擇。為了發(fā)揮差分線的優(yōu)勢(shì)差分線對(duì)內(nèi)部應(yīng)該緊密耦合走線的形狀需要對(duì)稱甚至過(guò)孔的位置都需要對(duì)稱擺放差分線需要等長(zhǎng)以免傳輸延遲造成誤碼。另外需要注意

3、一點(diǎn)為了實(shí)現(xiàn)緊密的耦合差分，對(duì)中間不要走地線。PIN的定義上也最好避免把接地焊盤放置在差分對(duì)之間，指的是物理上2個(gè)相鄰的差分線。 下面簡(jiǎn)單介紹MIPI的通道模式和線上電平。在正常的操作模式下數(shù)據(jù)通道處于高速模式或者控制模式。在高速模式下通道狀態(tài)是差分的0或者1也就是線對(duì)內(nèi)P比N高時(shí)定義為1P比N低時(shí)定義為0，此時(shí)典型的線上電壓為差分200MV請(qǐng)注意圖像信號(hào)僅在高速模式下傳輸在控制模式下高電平典型幅值為1.2V，此時(shí)P和N上的信號(hào)不是差分信號(hào)而是相互獨(dú)立的。當(dāng)P為1.2V，N也為1.2V時(shí)，MIPI協(xié)議定義狀態(tài)為L(zhǎng)P11，同理當(dāng)P為1.2V，N為0V時(shí)定義狀態(tài)為L(zhǎng)P10依此類推控制模式下可以組成

4、LP11、LP10、LP01、LP00四個(gè)不同的狀態(tài)MIPI協(xié)議規(guī)定控制模式4個(gè)不同狀態(tài)，組成的不同時(shí)序代表著將要進(jìn)入或者退出高速模式等。比如LP11-LP01-LP00序列后進(jìn)入高速模式。下圖為線上電平的圖示。 摘要 差分信號(hào)是用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示兩個(gè)物理量之間的差異。信號(hào)源和信號(hào)接收器距離越遠(yuǎn)，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。 什么是差分信號(hào) 差分信號(hào)是用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示兩個(gè)物理量之間的差異。從嚴(yán)格意義上來(lái)講所有電壓信號(hào)都是差分的，因?yàn)橐粋€(gè)電壓只能是相對(duì)于另一個(gè)電壓而言的。在某些系統(tǒng)里系統(tǒng)地被用作電壓基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)?shù)禺?dāng)作電壓測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)這種信號(hào)規(guī)劃被稱之為單端的。我們使用該術(shù)語(yǔ)是因?yàn)樾盘?hào)是

5、用單個(gè)導(dǎo)體上的電壓來(lái)表示的。另一方面一個(gè)差分信號(hào)作用在兩個(gè)導(dǎo)體上。信號(hào)值是兩個(gè)導(dǎo)體間的電壓差。盡管不是非常必要這兩個(gè)電壓的平均值還是會(huì)經(jīng)常保持一致。我們用一個(gè)方法對(duì)差分信號(hào)做一下比喻差分信號(hào)就好比是蹺蹺板上的兩個(gè)人當(dāng)一個(gè)人被蹺上去的時(shí)候另一個(gè)人被蹺下來(lái)了-但是他們的平均位置是不變的。繼續(xù)蹺蹺板的類推正值可以表示左邊的人比右邊的人高，而負(fù)值表示右邊的人比左邊的人高。0表示兩個(gè)人都是同一水平。圖1用蹺蹺板表示的差分信號(hào)應(yīng)用到電學(xué)上這兩個(gè)蹺蹺板用一對(duì)標(biāo)識(shí)為V和V-的導(dǎo)線來(lái)表示。差分信息的優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)不采用單端信號(hào)而采取差分信號(hào)方案時(shí)，我們用一對(duì)導(dǎo)線來(lái)替代單根導(dǎo)線增加了任何相關(guān)接口電路的復(fù)雜性。那么差分信

6、號(hào)提供了什么樣的有形益處才能證明復(fù)雜性和成本的增加是值得的呢？差分信號(hào)的第一個(gè)好處是因?yàn)槟阍诳刂苹鶞?zhǔn)電壓，所以能夠很容易地識(shí)別小信號(hào)。在一個(gè)地做基準(zhǔn)單端信號(hào)方案的系統(tǒng)里，測(cè)量信號(hào)的精確值依賴系統(tǒng)內(nèi)地的一致性。信號(hào)源和信號(hào)接收器距離越遠(yuǎn)，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號(hào)恢復(fù)的信號(hào)值在很大程度上與地的精確值無(wú)關(guān)而在某一范圍內(nèi)。 差分信號(hào)的第二個(gè)主要好處是它對(duì)外部電磁干擾EMI是高度免疫的。一個(gè)干擾源幾乎相同程度地影響差分信號(hào)對(duì)的每一端。既然電壓差異決定信號(hào)值這樣將忽視在兩個(gè)導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。除了對(duì)干擾不大靈敏外差分信號(hào)比單端信號(hào)生成的 EMI 還要少。 差分信號(hào)提供的

7、第三個(gè)好處是在一個(gè)單電源系統(tǒng)能夠從容精確地處理雙極信號(hào)。為了處理單端單電源系統(tǒng)的雙極信號(hào)我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處通常是中點(diǎn)建立一個(gè)虛地。用高于虛地的電壓來(lái)表示正極信號(hào)，低于虛地的電壓來(lái)表示負(fù)極信號(hào)。接下來(lái)必須把虛地正確地分布到整個(gè)系統(tǒng)里。而對(duì)于差分信號(hào)不需要這樣一個(gè)虛地這就使我們處理和傳播雙極信號(hào)有一個(gè)高真度而無(wú)須依賴虛地的穩(wěn)定性 PCB差分信號(hào)設(shè)計(jì)中幾個(gè)常見(jiàn)的誤區(qū) 誤區(qū)一認(rèn)為差分信號(hào)不需要地平面作為回流路徑或者認(rèn)為差分走線彼此為對(duì)方提供回流途徑。造成這種誤區(qū)的原因是被表面現(xiàn)象迷惑或者對(duì)高速信號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)理認(rèn)識(shí)還不夠深入。差分電路對(duì)于類似地彈以及其它可能存在于電源和地平面上的噪音信

8、號(hào)是不敏感的。地平面的部分回流抵消并不代表差分電路就不以參考平面作為信號(hào)返回路徑，其實(shí)在信號(hào)回流分析上差分走線和普通的單端走線的機(jī)理是一致的，即高頻信號(hào)總是沿著電感最小的回路進(jìn)行回流。最大的區(qū)別在于差分線除了有對(duì)地的耦合之外還存在相互之間的耦合，哪一種耦合強(qiáng)那一種就成為主要的回流通路。在 PCB 電路設(shè)計(jì)中一般差分走線之間的耦合較小，往往只占 10-20%的耦合度，更多的還是對(duì)地的耦合，所以差分走線的主要回流路徑還是存在于地平面。當(dāng)?shù)仄矫姘l(fā)生不連續(xù)的時(shí)候無(wú)參考平面的區(qū)域差分走線之間的耦合才會(huì)提供主要的回流通路。盡管參考平面的不連續(xù)對(duì)差分走線的影響沒(méi)有對(duì)普通的單端走線來(lái)的嚴(yán)重，但還是會(huì)降低差分信

9、號(hào)的質(zhì)量增加 EMI要盡量避免。也有些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為可以去掉差分走線下方的參考平面，以抑制差分傳輸中的部分共模信號(hào)，但從理論上看這種做法是不可取的。阻抗如何控制不給共模信號(hào)提供地阻抗回路勢(shì)必會(huì)造成 EMI 輻射這種做法弊大于利。 誤區(qū)二認(rèn)為保持等間距比匹配線長(zhǎng)更重要。在實(shí)際的 PCB 布線中往往不能同時(shí)滿足差分設(shè)計(jì)的要求。由于管腳分布過(guò)孔以及走線空間等因素存在必須通過(guò)適當(dāng)?shù)睦@線才能達(dá)到線長(zhǎng)匹配的目的，但帶來(lái)的結(jié)果必然是差分對(duì)的部分區(qū)域無(wú)法平行。PCB 差分走線的設(shè)計(jì)中最重要的規(guī)則就是匹配線長(zhǎng)其它的規(guī)則都可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行靈活處理。 誤區(qū)三認(rèn)為差分走線一定要靠的很近。讓差分走線靠近無(wú)非

10、是為了增強(qiáng)他們的耦合既可以提高對(duì)噪聲的免疫力，還能充分利用磁場(chǎng)的相反極性來(lái)抵消對(duì)外界的電磁干擾。雖說(shuō)這種做法在大多數(shù)情況下是非常有利的但不是絕對(duì)的如果能保證讓它們得到充分的屏蔽不受外界干擾，那么我們也就不需要再讓通過(guò)彼此的強(qiáng)耦合達(dá)到抗干擾和抑制 EMI 的目的了。如何才能保證差分走線具有良好的隔離和屏蔽呢？增大與其它信號(hào)走線的間距是最基本的途徑之一。電磁場(chǎng)能量是隨著距離呈平方關(guān)系遞減的，一般線間距超過(guò)4 倍線寬時(shí)它們之間的干擾就極其微弱了基本可以忽略。此外通過(guò)地平面的隔離也可以起到很好的屏蔽作用，這種結(jié)構(gòu)在高頻的10G 以上IC 封裝PCB 設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用采用，被稱為 CPW 結(jié)構(gòu)可以保證嚴(yán)格的差分阻抗控制2Z0。 差分走線也可以走在不同的信號(hào)層中但一般不建議這種走法因?yàn)椴煌膶赢a(chǎn)生的諸如阻抗、過(guò)孔的差別會(huì)破壞差模傳輸?shù)男Ч牍材Ｔ肼暋４送馊绻噜弮蓪玉?/p>