MIPI CSI与高性能器件结合实现更好的图像信号

MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是MIPI Alliance制订的接口标准。说是一个接口标准，但它不仅仅是一个通信协议，还包括了应用层，协议层，物理层。CSI是由MIPI联盟下Camera工作组指定的接口标准，主要由应用层、协议层、物理层组成，而且CSI-2是通道可扩展的，最大支持4通道数据传输、单线传输速度高达1Gb/s。
 
想要达到更高的视频分辨率以及更好的图像信号完整性，接口与器件的结合缺一不可。适用于MIPI协议的重定时器、转接驱动器和多路复用器等器件能够帮助实现灵活的信号路由和更好的信号完整性，大幅拓展接口传输距离。
 
MIPI CSI解串器实现大量数据点对点传输
 
随着接口中数据速率的增加，并行总线的问题越来越多，信道数量的增多也让布局的难度越来越大。大型并行总线会消耗宝贵的PCB基板空间，解串器给大位宽并行总线带来了更低成本、更低功耗地实现大量数据的点对点传输的方案。这种传输不仅仅只在系统内部，在系统与系统之间同样能够传输。
 
解串器将大位宽的并行总线压缩成一条差分串行链路，输出接口输出反序列化的数据。下图中的STMIPID02集成了两个MIPI CSI-2接收器，12位并行输出接口能够以高达200 MHz的速率输出反序列化像素数据。
 

 
（STMIPID02 MIPI CSI-2解串器，ST）

 
使用该器件，具有标准8位、10位或12位并行输入接口的主机可以连接到具有MIPI CSI-2低压、全差分位串行、低EMI 接口，节省大量的板级空间。有些厂商会在解串器上集成稳压器，直接为MIPI D-PHY的接收器和内核逻辑供电，这样一来整个系统的电源管理也简化了不少。
 
高性能重定时器带来更好的信号质量
 
高性能的重定时器，能够去除高损通道的抖动和随机噪声，实现更好的信号质量。在高数据速率下，重定时器针对长轨迹、连接器与电缆扩展信号传输范围进行优化，避免信号的完整性收到影响。
 
最重要的就是抖动的补偿能力。重定时器自适应均衡能力的高低将直接影响器件的补偿能力，一般来说想要实现最佳的抖动补偿效果，需要自适应均衡能力能够动态调整。以TI的MIPI CSI-2 重定时器为例，在DPHY的输入端，具有可配置的均衡器。器件会补偿PCB、连接器和电缆相关频率损耗和开关相关损耗，以在CSI-2源设备和接收设备之间提供最佳DP电气性能。
 

（SNx5DPHY440SS，TI）

 
带宽和低功耗同样也很重要，足够大的带宽才能在长距离传输后呈现高分辨率的摄像头图像。低功耗自不必多说，尤其是针对移动应用，低功耗是前提。高性能的重定时器都会针对移动、消费类应用做优化，并在DPHY 链路上做检测，以便器件切换到低功耗。
 
MIPI CSI/DSI桥接器转换后的高分辨率
 
单通道和双通道的桥接器都很常见，主要将来自CSI或DSI处理器输出的视频流数据进行转换，使之适合LVDS或eDP显示面板，并提供足够的分辨率。
 

 
（SN65DSI86，TI）

 
这类器件每条信道的速率肯定是很重要的特性，相比之下器件本身的尺寸和功耗还是设计人员选择时最先关注的。器件会按照符合工业标准的接口技术设计，使其能够与多种微处理器兼容，并具有多种功耗管理功能。很典型的就是MIPI定义的超低功耗状态（ULPS）。
 
小结
 
MIPI协议还在逐渐完善逐渐发展，不单单在手机行业，现在无人机、自动驾驶系统、智能机器人等领域也都可以看到MIPI协议的身影。尤其在机器人领域中，集成了MIPI CSI协议的FPGA很吃香。实现更好的视频分辨率以及更好的图像信号完整性，接口协议与高性能器件的结合必不可少。