MIPI CPHY之编码技术简介

最近公司可能要用mipi C-PHY，提前看下协议，看编码技术有点意思，写下来分享一下。后续准备再写下参数要求（S参数及电气参数）和一致性测试，由于mipi是会员制，没有找到C-PHY的CST文档，如读者中谁有相关文档，请私聊，非常感谢。

本文档描述了一个名为C-PHY的高速串行接口，它在带宽有限（bandwidth limited channels，看有的人说C的含义就是channel limit）的通道上提供高吞吐量性能，用于连接到外设，包括显示器和摄像头。

C-PHY基于三相符号编码技术，通过三线每个符号2.28位信息，目标是2.5gs/s。C-PHY与D-PHY有许多共同的特征；许多部分是由D-PHY改编而成。C-PHY被设计为能够与D-PHY在相同的IC引脚上共存，从而可以开发双模器件。

主要特征：

1）三相符号编码，效率高；

2）5进制，每7个符号传输16bit信息，效率16/7=2.28；

3）传输数据最低单位是16bit，必须是16的整数倍；

4）支持双向传输，支持非对称传输（速率不同）

5）分Master和Slave；

6）没有单独的时钟线，采用嵌入式时钟

高速发射电路有2种，其中T1实现比较简单，仅能用于低速传输；T2相对复杂，主要用来匹配输出mid电压，如下图：

 

A、B、C都有三种电平状态（高、中、低），但是协议规定不能同时传输相同电平，则剩余共有6个组合状态，分别命名为±X，±Y，±Z，具体对应关系如下表：

 

具体实现方式，以+X举例PU_A为1，PD_A为0，A线上发送端上面的MOS管导通，下面的MOS管截止。

PU_B为0，PD_B为1，B线上发送端下面的MOS管截止，下面的MOS导通。

接收端三线的端接匹配都使能。根据电阻分压原理，可以得到A的电平为3/4V，B的电平1/4V。PU_TC 和PD_TC同时为1，两个MOS全部导通，从而C上的电平为1/2V。如下图所示：

 

实际上C-PHY是通过计算两线之间差值来确定状态的，也就是上述6个状态和差值有具体对应关系，如下表：

 

表中，1/2V代表的是strong 1；1/4V代表的是weak 1；-1/4V代表的是weak 0；-1/2V代表的是strong 0。

 

综上，C-PHY测试眼图的时候，会有3个眼睛，当然眼图要求不止下图一个，待后续讲测试的时候再讨论，如下图：

 

以上介绍了这么多，但是C-PHY的编码和信息传输并不是通过6个状态直接完成的，而是通过状态的切换来实现（反人类呀）。

由于共有6个状态，那么每个状态就有5个不同的状态可供转换（也就是5进制的由来），具体如下图所示：

 

是不是看的有点头晕，不过还没完！还需要引进3个名词frp=flip（翻转）、rotate（旋转）和polarity（反极性）。

每个状态都有5个不同状态可被切换，然后通过FRP的组合分别代表，如下图：

 

什么含义呢？f=1代表极性变化，但不旋转，而且rp两个符号位无效；f=0代表rp符号位有效；r=1代表顺时针旋转；r=0代表逆时针旋转；p=1代表极性变化；p=0代表极性不变。

例如000的含义是逆时针旋转且极性不变，当上个状态是+X，则代表现在状态变成了+Z；001的含义是逆时针旋转且极性改变，仍然假设上个状态是+X，则现在状态变成了-Z了。

最后，端到端的传输过程是什么样呢，如下图所示，16bit先转换成7个符号（每个符号3位，共21位），然后并行数据转换成串行数据，输送到符号编码器和3个线的驱动器，接收端流程相反。

 

具体16bit数据转换成符号是通过查表的方式完成，具体如下表：

 

例如数据0x4fff），查表得知7个符号是S1=(1,X,X)，S2~S6=(0,1,1)。

首先0x4fff在0x4000~0x4fff区域，则f=（0,0,0,0,0,0,1），顺序是S6~S1；至于r和p，通过下式得知： 0x4fff=（0100 1111 1111 1111）=（0,1,0,0,ro6,po6……ro1,po1）

 

审核编辑 黄宇