MIPI DSI 協(xié)議(上)
MIPI DSI(Mobile Industry Processor Interface - Display Serial Interface)是由MIPI聯(lián)盟制定的高速串行顯示接口協(xié)議,專為移動設(shè)備及嵌入式顯示場景設(shè)計(jì),核心目標(biāo)是在應(yīng)用處理器(AP)與顯示面板之間建立高效、低功耗、抗干擾的數(shù)據(jù)傳輸鏈路,如今已成為智能手機(jī)、平板電腦、智能穿戴設(shè)備、車載顯示等產(chǎn)品的主流顯示接口標(biāo)準(zhǔn)。作為替代傳統(tǒng)并行RGB接口的串行方案,它通過精簡信號線、優(yōu)化傳輸機(jī)制,在大幅提升帶寬的同時(shí)降低了功耗與電磁干擾,完美適配現(xiàn)代顯示設(shè)備對高分辨率、高刷新率、小型化的核心需求,從入門級智能手表的小尺寸屏幕到高端手機(jī)的2K@144Hz AMOLED屏,再到車載智能座艙的多聯(lián)屏,都能看到它的身影。
MIPI DSI協(xié)議采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì),從底層到高層依次涵蓋物理層(PHY)、通道管理層、協(xié)議層與應(yīng)用層,各層級協(xié)同工作,既保證了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性,又提供了靈活的功能擴(kuò)展能力。物理層作為協(xié)議的基礎(chǔ),直接定義了信號的電氣特性與傳輸模式,核心采用差分信號傳輸,包含1個(gè)時(shí)鐘通道和1-4個(gè)數(shù)據(jù)通道(Lane),每個(gè)通道均由兩根互連線組成,支持高速(HS)和低功耗(LP)兩種工作模式。HS模式采用低壓差分信號(擺幅100mV-300mV),專為大批量像素?cái)?shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì),單通道速率可達(dá)80Mbps-2.5Gbps,通過DDR(雙邊沿采樣)技術(shù),在時(shí)鐘頻率不變的情況下將傳輸效率提升一倍;LP模式則采用單端驅(qū)動(擺幅0-1.2V),速率最高10Mbps,主要用于傳輸控制命令、配置參數(shù)等低速數(shù)據(jù),且僅Lane0支持雙向通信,其他數(shù)據(jù)通道均為高速單向傳輸,這種雙模設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高速傳輸與低功耗的精準(zhǔn)平衡。
通道管理層的核心作用是實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的并行分發(fā)與重組,當(dāng)需要傳輸大量圖像數(shù)據(jù)時(shí),它會將原始數(shù)據(jù)按通道數(shù)量拆分為多組,通過多個(gè)數(shù)據(jù)通道同時(shí)發(fā)送至接收端,接收端再通過該層將多通道數(shù)據(jù)還原為完整的原始序列,大幅提升整體傳輸帶寬。例如,4個(gè)數(shù)據(jù)通道滿配時(shí),理論總帶寬可達(dá)到10Gbps以上,足以支撐8K@60fps超高清視頻的實(shí)時(shí)傳輸。協(xié)議層則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝與校驗(yàn),所有傳輸?shù)拿詈蛿?shù)據(jù)均以數(shù)據(jù)包形式存在,分為短數(shù)據(jù)包(4字節(jié),僅含包頭)和長數(shù)據(jù)包(4字節(jié)包頭+0-65535字節(jié)有效數(shù)據(jù)+2字節(jié)校驗(yàn)尾),發(fā)送端會自動生成ECC(糾錯(cuò)碼)和CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn)碼),接收端通過校驗(yàn)碼完成檢錯(cuò)與糾錯(cuò),確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。此外,協(xié)議層還支持總線控制權(quán)交換(TA/BTA操作),當(dāng)主機(jī)需要讀取顯示面板的狀態(tài)信息或參數(shù)時(shí),可通過Lane0發(fā)起控制權(quán)請求,從機(jī)響應(yīng)后接管總線并返回?cái)?shù)據(jù),傳輸完成后自動歸還控制權(quán)。
應(yīng)用層是協(xié)議與顯示設(shè)備的直接接口,兼容DPI(顯示像素接口)、DBI(顯示總線接口)和DCS(顯示命令集)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),支持視頻模式和命令模式兩種核心工作模式。視頻模式適用于無內(nèi)置幀緩沖的顯示面板,主機(jī)需按照屏幕刷新率持續(xù)發(fā)送像素?cái)?shù)據(jù),控制信號與圖像數(shù)據(jù)以報(bào)文形式串行傳輸,物理層僅工作在HS模式,類似傳統(tǒng)RGB接口的持續(xù)刷新機(jī)制;命令模式則針對帶有幀緩沖的顯示面板,僅當(dāng)畫面需要更新時(shí),主機(jī)才發(fā)送增量數(shù)據(jù)或控制命令,其他時(shí)間面板從自身緩沖中讀取數(shù)據(jù)顯示,物理層可靈活切換HS或LP模式,尤其適合智能穿戴等低功耗場景。視頻模式還進(jìn)一步細(xì)分為非突發(fā)同步脈沖模式、非突發(fā)同步事件模式和突發(fā)模式,其中突發(fā)模式可壓縮RGB數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間,提升帶寬利用率。





