MIPI多媒体接口

 MIPI多媒体接口

2021年9月底,MIPI联盟举办了DevCon会议。会议上有几场精彩的演讲。其中一个项目名为“AI边缘设备的MIPI CSI-2/MIPI D-PHY解决方案”,作者是Mixel的Ashraf Takla。看到每天大量关于应用程序走向边缘的技术新闻,人们可能会认为几乎每个应用程序都走向了边缘。Ashraf做了一项工作,确定了云和边缘处理如何互补,以及为什么适当的分区对实现最优系统性能很重要。他还解释了为什么MIPI接口非常适合AI边缘设备。以下是Mixel在MIPI DevCon上介绍的内容:

虽然理论上一切都可以在边缘或云中处理,但某些功能需求驱动着边缘和云处理决策。其中包括:

Ÿ  要求有利于边缘处理决策;

Ÿ  低延迟,以便实时或接近实时地做出决策;

Ÿ  减少虚假通知,提高电池寿命;边缘处理也需要更少的带宽,从而可以节省更多的电力;

Ÿ  安全和隐私;通过最小化/消除将原始数据传输到云进行处理来减少安全漏洞的机会;

Ÿ  由于宽带/移动连接不可用,需要本地处理;

Ÿ  通过减少带宽使用来最小化连接成本,即使连接可用;

Ÿ  有利于云处理决策的需求;

Ÿ  Edge没有高容量的计算性能;对于复杂的机器学习和建模至关重要;

Ÿ  大存储容量;

Ÿ  能够以增量成本扩展存储和计算资源;

Ÿ  数据中心数据的高安全性(但在数据传输过程中存在风险);

Ÿ  易于维护和升级硬件;

下面是一个功能需求对比表,Mixel将边缘和云计算放在了一起比较。

 

 

 MIPI

在电子世界中,接口比比皆是。无论是系统之间还是芯片之间的接口,它们都是基于标准的。标准确保兼容性和互操作性。其中一个被广泛采用的接口是MIPI。最初,它的开发是为了标准化手机行业的接口。MIPI不仅击败了其他竞争标准,还扩展了它的用例。它被用于比最初开发时更多的应用程序中。这就是MIPI的全称不再被使用的原因。

为什么MIPI对AI边缘设备有吸引力

虽然MIPI已经是受欢迎的接口之一,但由于人工智能(AI)驱动的市场激增,MIPI的需求正在迅速增长。无论是物联网应用还是汽车应用,它们都使用大量传感器来收集数据,以做出基于人工智能的决策。这些数据需要被处理,以便在现场做出实时决策。由于这种低延迟需求,基于云数据中心的处理正在让位于人工智能边缘处理。

许多AI边缘应用程序具有非常低的功耗和严格的电磁干扰要求。同时,它们也有合理的带宽需求。MIPI能够满足所有这三个需求。这扩展了MIPI设备的范围,许多设备是电池供电的,并且可以随身携带。

MIPI(移动行业处理器接口)是Mobile Industry Processor Interface的缩写。MIPI(移动行业处理器接口)是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

RGB     800*480以下           大部分AP均支持RGB接口,此类LCD在低端平板广泛使用

 

LVDS   1024*768及以上       主要通过转换芯片将RGB等专程LVDS来支持;少量AP直接集成;此类LCD目前在中高端平板和笔记本中广泛使用

 

MIPI     1080P以下              手机平台标准接口,与LVDS类似,但更省电;目前普及趋势明显,TI、nVidia、高通等最新平台大多配备RGB和MIPI接口;1080P是其能力的极限

 

eDP      支持1080P以上        比较新的规范,在笔记本行业将广泛用于取代LVDS,支持超高分辨率

MIPI 是专门在高速(数据传输)模式下采用低振幅信号摆幅,针对功率敏感型应用而量身定做的。比较了MIPI与其它差分技术的信号摆幅。

 

 

 由于MIPI是采用差分信号传输的,所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计,关键是需要实现差分阻抗的匹配,MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80-125欧姆。

MIPI的通道模式和线上电平。

在正常的操作模式下,数据通道处于高速模式或者控制模式。

在高速模式下,通道状态是差分的0或者1,也就是线对内P比N高时,定义为1,P比N低时,定义为0,此时典型的线上电压为差分200MV,请注意图像信号仅在高速模式下传输;

在控制模式下,高电平典型幅值为1.2V,此时P和N上的信号不是差分信号而是相互独立的,

当P为1.2V,N为1.2V时,定义状态为LP11,

当P为1.2V,N为0V时,  定义状态为LP10,

当P为0V,N为1.2V时,  定义状态为LP01,

当P为0V,N为0V时,     定义状态为LP00,

MIPI协议规定控制模式4个不同状态组成的不同时序代表着将要进入或者退出高速模式等;

    • Escape mode request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00) 逃逸模式请求

    • High-Speed mode request (LP-11→LP-01→LP-00)  高速模式请求

    • Turnaround request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00) 周转请求

  •超低功耗状态(Ultra-Low Power State)

    •这个状态下,lines处于空状态 (LP-00)

  • 时钟Lane的超低功耗状态

   •时钟Lane通过LP-11→LP-10→LP-00进入ULPS状态

    •通过LP-10 → TWAKEUP →LP-11退出这种状态,最小TWAKEUP时间为1ms

下图为线上电平的图示。

 

 

  Lane状态 

    • LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (单端)

    • HS-0, HS-1 (差分)

  • Lane电压(典型) 

    • LP:0-1.2V

• HS:100-300mV (200mV)

 

 

 

 

 

 

  

 

参考链接:

https://www.sohu.com/a/504611589_505795

http://blog.sina.com.cn/s/blog_482dc6170102yyrk.html

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