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MIPI协议介绍

article 2026/1/20 6:47:13

MIPI协议介绍

mipi 协议分为 CSI 和DSI,两者的区别在于
CSI用于接收sensor数据流
DSI用于连接显示屏

csi分类

csi 分为 csi2 和 csi3
csi2根据物理层分为 c-phy 和 d-phy,
csi-3采用的是m-phy

一般采用csi2

c-phy 和 d-phy的区别

在这里插入图片描述
d-phy的时钟线和数据线是分开的,2根线一对一对，每个channe最大2.5Gbps,
c-phy的时钟线会嵌入到数据线中，有3跟线，每个channe最大5.7Gbps,

csi2 每层的定义

PHY层主要规定了物理传输的各种电气特性，传输介质，序等，比如C-PHY就是需要三根线来进行传输，而D-PHY是数据和时钟分开进行传输
协议层，主要负责像素层次的打包和解包，Lane层次的打包和解包，还有各种控制信息的组合
应用层，就是我们自己想怎么用就怎么用了，比如拿到像素数据之后做各种图像处理算法

PHY层

在这里插入图片描述
PHY最外面对外的接口是有两种形式的
HS 高速模式
LP 低功耗模式
这两种形式的接口在MIPI里面被组合成了一个接口，其实就是两种工作模式其中HS模式主要用于高速所数据传输，功耗较大
LP模式主要用于低速的一些控制信号，功耗较低

但是在xilinx的7系列FPGA中是不支持这种传输特性的，所以在7系列的FPGA里面一般会采用以下两种方索来做MIPI接口
1 电阻网路
2 专用的电平转换芯片

协议层

协议层主要分为以下三个部分
Lane Management Layer
Low Level Protocol
Pixel to Byte Packing Formats

先来看Lane层
MIPI协议支持多lane的传输，MIPI D-PHY中每条lane最多传输2.55bps，那么如果需要传输更快的速率的时候就需要有多条lane来并行进行传输。这样必然要涉及一个问题，那就是lane与lane之间怎么配合的问题.

lane 传输过程
在这里插入图片描述

两lane的传输过程如下图所示，以SoT为起始，中间数据是交错排列的，最后以EoT作为结束
在这里插入图片描述
再来看Low Level Protocol层

在这里插入图片描述
low level层要传轮的数据分为两种
短包
长包
其中短保主要负责一些控制信息的传输，长包里面就是主要在传输图像数据了

短包的结构如下所示,分为ID，WC和ECC三个字段
在这里插入图片描述

长包和短包的结构很相似，可以看到它的包头部分和短包一致，然后后面跟了数据部分

在这里插入图片描述
那么怎么区分长包和短包呢，其实就是靠DATA ID这个字段中的Data type来区分的，比如短包的DATA ID如下图所示
Data type 为 00 - 07代表的是短包
在这里插入图片描述
其中DATA ID这8bit中还有两Bit，表示VC也就是虚拟通道，剩下的6bit才表示Data Type。

WC这个字段，这个字段表示接下来的传输有多少字的数据
ECC是给做校验用的，毕竟传输的过程中可能会出现错误，这边就增加了校验
后面要传输的数据也会有很多类型，比如YUV格式的，RAW格式的，在MIPI里面也是通过DATA Type来区分的

在这里插入图片描述
RAW10里面一个像素是10bit，RAW12里面一个像素是12bit，那么MIPI协议里面是怎么将他们进行统一的呢，其实这里MIPI协议规定了每种数据的排布方式

比如RAW10的数据是按如下形式进行排布的，以40 bit 为一个单位传输，
先传输每个像素的高8bit, 再把4个像素的抵2bit 拼在一起传输。
在这里插入图片描述
而RAW12的排布方式又变成了如下图
在这里插入图片描述

在写代码的时候只需要根据data type来做对应的解码就行了
要完成一个MIPI CSI-2的 D-PHY接受数据的话，只需要做以下步骤
字节对齐
lane对齐
数据解包
像素解包

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