【聚焦MIPI】系列之四：一文盤(pán)點(diǎn)D-PHY/C-PHY/M-PHY之架構與測試解決方案

移動(dòng)行業(yè)處理器接口（MIPI）作為智能手機、平板電腦等移動(dòng)設備設計的核心，其標準化的接口協(xié)議對提升設備性能至關(guān)重要。MIPI聯(lián)盟定義了多種內部接口標準，包括攝像頭接口CSI、顯示接口DSI等，它們在5G設備、車(chē)聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色。本文將深入探討MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY的架構特點(diǎn)，并盤(pán)點(diǎn)相應的測試解決方案。

# 01

MIPI D-PHY架構與測試方案

• D-PHY架構特點(diǎn)

MIPI D-PHY采用1對源同步差分時(shí)鐘和1~4對差分數據線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，數據傳輸采用 DDR 方式，即在時(shí)鐘的上下邊沿都有數據傳輸。

圖：D-PHY 結構框圖

通道支持高速（HS）和低功耗（LP）兩種工作模式。HS模式以低壓差分信號傳輸高數據速率，而LP模式則以單端信號實(shí)現低功耗。HS 模式下采用低壓差分信號，功耗較大，但是可以傳輸很高的數據速率（數據速率為 80M～4.5Gbps），支持 100mV 到 300mV 的電壓范圍；LP 模式下采用單端信號，數據速率很低（<10Mbps），但是相應的功耗也很低，支持0V到1.2V信號電平。兩種模式的結合保證了 MIPI總線(xiàn)在需要傳輸大量數據（如圖像）時(shí)可以高速傳輸，而在不需要大數據量傳輸時(shí)又能夠減少功耗。下圖是 HS 和 LP 模式下的信號電平示意圖。

圖 ：MIPI D-PHY 時(shí)序

• D-PHY測試解決方案

MIPI D-PHY 的信號復雜，要保證接口信號和協(xié)議的一致性需要很復雜的測試。為了提高測試的效率，是德科技針對 MIPI D-PHY 提供全套的自動(dòng)化解決方案，根據 MIPI D-PHY 各版本的速率及規格參數需要選擇合適帶寬的示波器，按照MIPI協(xié)會(huì )的要求，針對不同速率的MIPI版本示波器帶寬如下。

測試中推薦采用 4 支探頭分別連接 clk+/clk- 和 data+/data- 信號進(jìn)行測試，對于有多條數據通道的情況，可以每條通道分別測試。MIPI 模組或芯片的測試可以根據MIPI 協(xié)會(huì )推薦的方法設計評估板 TVB（Test Vehicle Board）把信號輸出轉換成標準的 SMA 接口輸出， 并結合協(xié)會(huì )提供的 RTB（Reference Termination Board）進(jìn)行信號測試。RTB 板提供標準的匹配切換以及不同的線(xiàn)路容性的選擇。

# 02

MIPI C-PHY架構與測試方案

• C-PHY架構特點(diǎn)

C-PHY不同于傳統差分信號線(xiàn)，它采用三根信號線(xiàn)之間的差分作為信號判斷，實(shí)現更高帶寬的數據傳輸，不傳輸單獨的時(shí)鐘信號，而是通過(guò)CDR恢復時(shí)鐘。三根線(xiàn)在同一時(shí)刻的狀態(tài)一定不同，因此其有六個(gè)不同的狀態(tài)。協(xié)議中使用 +x，- x, +y，-y, +z，-z 代表。顯然的，實(shí)現嵌入時(shí)鐘的目的是為了增加帶寬，肯定會(huì )涉及到編碼，物理層的結構必然是完全不同，單從線(xiàn)路上看，C-PHY 是一個(gè) A/B/C 三線(xiàn)系統。

圖 ：MIPI C-PHY 結構框圖

MIPI C-PHY 不傳輸單獨的時(shí)鐘，必須 CDR 先恢復時(shí)鐘，然后再用恢復的時(shí)鐘采樣數據并尋找同步頭，最后還需要進(jìn)行數據解碼恢復出最初的發(fā)送的內容（發(fā)送端的過(guò)程相反）。

C-PHY 物理鏈路（A/B/C 線(xiàn)）上傳輸的是不同的電平，通過(guò) A-B，B-C， C-A 的電平運算，恢復出 +x，-x，+y，-y，+z，-z 六種不同的線(xiàn)態(tài)，通過(guò)前后線(xiàn)態(tài)的旋轉方向，相位和極性恢復出編碼符號，再通過(guò) 連續 7 組符號解碼出 16bit 的數據。

• C-PHY測試解決方案

針對C-PHY的測試，推薦使用高性能示波器和探頭系統，結合高級信號完整性分析軟件和C-PHY一致性分析軟件，實(shí)現快速而輕松的驗證和調試。借助用于 Infiniium 示波器的 MIPI C-PHY 一致性測試軟件，可以快速而輕松地驗證和調試 C-PHY 數據鏈路。

# 03

MIPI M-PHY架構與測試方案

• M-PHY架構特點(diǎn)
  

MIPI M-PHY 專(zhuān)為需要快速通信通道以實(shí)現高分辨率圖像，高視頻幀速率和大型顯示器或存儲器的數據密集型應用而設計。它是一種多功能 PHY，為工程師提供配置選擇和跨行業(yè)平臺開(kāi)發(fā)的能力， 以有效地解決多個(gè)市場(chǎng)。它可以互連智能手機，可穿戴設備，個(gè)人電腦甚至大型系統（如汽車(chē)）中的組件。

它提供兩種傳輸模式，具有不同的比特信號和時(shí)鐘方案，旨在用于不同的帶寬范圍，以在更廣泛的數據速率范圍內實(shí)現更好的功效?？蛇_到的峰值傳輸速率在一個(gè)通道上為 11.6 Gbps，在四個(gè)通道上為 46.4 Gbps。每個(gè)通道的高帶寬可以減少所需的通道數量。此功能對于可穿戴設備和智能手機以及需要在機械鉸鏈內安裝互連的筆記本電腦尤其實(shí)用。

圖 ：M-PHY 的通道結構

• M-PHY測試解決方案

M-PHY的測試配置包括高性能示波器、探頭系統、高級抖動(dòng)噪聲分析軟件和M-PHY一致性分析軟件，支持CSI-3, DigRF, LLI, USB 3.0,SSIC, UFS, 和UniPro協(xié)議解碼。

結語(yǔ)

MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY作為移動(dòng)設備內部通信的關(guān)鍵技術(shù)，其架構特點(diǎn)和測試解決方案對確保設備性能至關(guān)重要。是德科技提供的測試工具和軟件，能夠幫助工程師高效、準確地完成MIPI接口的測試和驗證，加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。通過(guò)深入理解這些接口的架構和測試方法，移動(dòng)設備制造商能夠設計出性能更優(yōu)、可靠性更高的產(chǎn)品，滿(mǎn)足市場(chǎng)和消費者的需求。