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1. 背景

嵌入式领域中，很多高速、大数据通常都会使用mipi接口进行传输，如sensor、毫米波雷达等，mipi 协议包含D-PHY 和 C-PHY 架构，其中D-PHY使用1对源同步差分时钟和多对差分数据线进行数据传输，采用双边沿DDR进行数据采样。C-PHY不同于传统差分信号线，它采用三根信号线之间的差分作为信号判断，实现更高带宽的数据传输。本文主要进行记录D-PHY调试中相关的理解。

2. 概念介绍

2.1 HS 模式 和 LP 模式

通道支持高速（HS）和低功耗（LP）两种工作模式。HS模式以低压差分信号传输高数据速率，而LP模式则以单端信号实现低功耗。HS 模式下采用低压差分信号，功耗较大，但是可以传输很高的数据速率（数据速率为 80M～4.5Gbps），支持 100mV 到 300mV 的电压范围；LP 模式下采用单端信号，数据速率很低（<10Mbps），但是相应的功耗也很低，支持0V到1.2V信号电平。

上图中HS模式就是方波的 低脉冲期间，需要将低脉冲放大看，就可以看到低脉冲上的摆动了，见上面的第二张图。

2.2 连续模式时钟和非连续模式时钟

连续模式时钟全部工作在 HS 模式，非连续模式就是上图中情况，会在不发数据的时候，clk 进入 LP 模式。

使用示波器测到的 连续模式下 clk 波形如下：

ps : 关于波形是类正弦波，非方波，搜索了一下，大致是说，硬件电路会把高频谐波部分削除，以及电路中交流耦合电容（如 100 nF）隔离直流，使信号在零附近摆动，进一步削弱方波的“平顶”特征，使其看起来像正弦波。

3. 长短包

3.1 数据格式

• 短包：ST+SP(32bit)+ET
• 长包：ST+PH(32bit)+DATA+PF(16bit)+ET
  包之间必须通过LPS间隔，具体为上一包恢复LP11，再LP11-LP01-LP00进入下一包。
  
• SOT：Start-of-Transmission，传输起始，8bit序列00011101 (0x1d)。
• EOT：End-of-Transmission，传输结束，为最后一个数据 bit 的取反。

SOT 是进入高速 (HS) 模式后必须发送的第一个字节，用于同步接收器。

短包：SoT + 32 位数据 + EOT（最后一位取反）
长包：SoT + 包头 + 数据 + 包尾 + EOT（最后一位取反）

• PH：packet head，长包的包头，32bit。
  具体包括：DI 8bit（2bit虚拟通道+6bit数据类型）；WC 16bit，指示后续数据byte数；ECC 8bit（实际6bit，高2bit补0）为DI+WC 24bit的校验值。
• SP：short packet，短包32bit，结构和PH基本一样，区别在短包不接数据，所以中间16bit不是byte数而是附带信息, 通常为帧号。

• 长包形式为PH+DATA+PF，其中：
  • DATA：packet data数据，以Byte为单位。
  • PF：packet footer包尾，内容为checksum ，即packet data部分的CRC校验值。
    
    这里截取sensor 手册内容展示包结构：
    

3.2 数据类型 （DI）

其低6bit为数据类型编码, 高2bit 用于VC 通道号标识，用于区分不同的类型的图像数据。

a）列举短包常用数据类型，帧起始FS、帧结束FE、行起始LS、行结束LE，协议要求必须有帧标识包，可以没有行标识包。

b）长包数据类型主要包括RGB、YUV、RAW类型，以RAW灰度为例列举，RAW后数字指每个像素点的bit数，其他可以参照手册。

4. 波形图示

MIPI D-PHY 在高速模式下采用 LSB 优先（LSB first） 的传输顺序, 即先传输一个Byte 的 bit0，采集端先收到的也是 bit0。

• 短包
  波形中可以看到完整流程，白色标注为具体时序阶段。
  

重点关注下图中HS驱动部分，数据lane双边沿输出，时钟和数据lane错半个相位。第1个红框为SoT序列00011101，第2个红框为数据，然后EoT是前最后1bit的反转。

数据先发低位，可以看到4lane数据为0x0、0x1、0x0、0x1a，其中：
[7:0]=0，指示虚拟通道0，数据类型为FS，帧开始。
[23:8]=1，指示帧号为1。
[31:24]=0x1a，为ECC校验值。

• 长包

长包的完整流程和短包相似，主要区别在HS部分，第1个红框为SoT序列先不看，后面可以看到lane0、1传输3Byte，lane2、3传输2Byte，共计10Byte，构成是包头4Byte+数据4byte+校验2Byte。

包头4Byte，第2红框列，0x2a对应数据类型RAW8，0x00 以及0x04 组合的16bit wc 值 0x0004 对应数据长度4Byte，0x33对应ECC。
数据4Byte，第3红框列，对应数据4Byte分别为0x1、0x2、0x3、0x4。
校验2Byte，第4红框列，组合起来是0xc66e，为0x04030201的CRC值。

ps： LSB 先行，采集的时间上是从左往右(bit0 --> bit7)。

参考：

1. MIPI CSI-2 （2）HS模式 传输详解和波形图