MIPI协议 C-PHY详解和通道仿真

一、基本概念

在MIPI目前公布的协议中，有3类基于摄像头的接口：

1、D-PHY接口（前几年大行其道）

D-PHY接口一般是1/2/4 Lane，每个Lane走差分线对，是电流驱动型，单信号幅度一般是200mv，线对差分的幅度在400mv左右，布线要求是等长且成双成对，D-PHY是有单独的同步时钟来进行同步，最多是10根线，但解码接收要容易些。

2、C-PHY接口

C-PHY接口是1/2/3 Trio，每个Trio走3根线，最高是9根线，比D-PHY要少一根，且要传输的数据量大一些，在同样是2.5G的速率下，C-PHY可以达到17.1G，而D-PHY只有10G。C-PHY是电压驱动型，由于是两两相差，信号幅度绝对值分别是0、100、200mv，信号较弱，不利于传输。没有单独的同步信号线，必须要求传输距离短，不能走差分线对。

3、M-PHY接口

暂不展开介绍了。由于C-PHY绝大部分特性和D-PHY一样，因此该部分主要通过对比D-PHY进行介绍，同时在某些时候也会对比M-PHY对整PHY层进行一个全面的对比总结。

MIPI C-PHY 通过带宽受限的涌道提供高吞叶量，将显示器和摄像头连接到应用处理器。它为MIPICSL-2和MIPIDSL-2生态系统提供PHY，使设计人员能够扩展实现支持各种更高分辨率的图像传感器和显示器，同时保持低功耗。同时它还可以应用于许多其他地方，例如汽车摄像头传感系统，防撞雷达，车载信息娱乐系统和仪表盘等，MIPI C-PHY是一种嵌入式时钟链路，可为链路内的重新分配通道提供极大的灵活性，同时他也提供高速和低功耗模式之间的低延迟转换。

二、基本架构

C-PHY使用 3-Phase symbol encoding技术，每一个符号可以传输2.28bits数据。C-PHY复用了大部分D-PHY的标准，能和D-PHY在同一芯片中共存，但是其数据编码技术和D-PHY有本质的区别，其特性如下:

1、C-PHY和D-HPY从结构上最直观的就是接线不一样，使用三根线一组传输，而不是之前使用的差分对，这是一张两种协议6线连接图，D-PHY是一组clk lane带2组data lane，C-PHY是3根线为1lane，6线使用的是2lane。没有cik线，时钟同步是在data线中进行。因为3线为1lane，不超过原来使用的最多10线，所以cphy最多为9线，共3 lane。

2、采用5进制传输，效率高于D-PHY的二进制，效率为原来的2.27倍。

3、没有时钟信号，由于使用了三根线，并且时钟编码到每一个symbol中，而且在每一个symbol boundary都有电压的跳变，时钟恢复也比较简单。

三、线态变化

在三线中电平有3种，分别是3/4、1/2、1/4电平，用这三种电平定义了6种状态，通过A-B、B-C、C-A的电平运算，恢复出+x，-x，+y、-y、+z、-z六种不同的线态，并通过线态之间的跳变可以获得真正的数据。

与D-PHY以0、1的电平表示编码不同，C-PHY用状态的跳转表示编码，如从-y跳转到-x，代表的是000。从000到100共5种状态转移方式，好比作“5进制”，7位“5进制”数，即可表示16bits的数据。

C-PHY的最大传输是2.5Gsymbols/s,实际传输一个symbols(一次状态转换)传输16/7 = 2.286个字节，这样C-PHY的最大传输速度是2.5gx2.28x3(最多3lane)=17.14 Gb/s，D-PHY的传输速度是2.5gx4(最多4lane data)=10Gb/s，因此C-PHY数据的最大传输速率能达到D-PHY的1.7倍！按照实际7个symbols应该是可以传输5的7次方为78125种数据，16bit数据只能表示65536种数据，多出的编码甚至能留作日后他用。

四、通道仿真

可以使用我们巨霖的SIDesigner实现C-PHY仿真。在C-PHY仿真中，我们可以看到眼图有触发和非触发的区别，这是因为C-PHY有CDR功能，真正的眼图是触发之后的，但是一般测试很难测到触发之后的位置，因此我们会观察触发前的眼图，如果触发前的眼图没问题，那么触发后的眼图肯定没问题。下面是仿真结果：

（左图是非触发的眼图，右图是触发后的眼图）

在这里要说明一点，采用BBB和统计模式得到的结果会有些许差异，这是它们的处理数据的方式不同造成的，如果分析的数据足够多，那么他们的结果将会非常接近，理论上分析的数据是无穷多的时候他们的结果是一致的。

同时，巨霖SIDesigner也支持使用IBIS线与的方式来替代C-PHY TX，可以根据瞬态波形实现CDR与眼图右边沿触发：

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