本文主要介紹MIPI D-PHY在FPGA上的實現(xiàn)。

隨著camera和顯示技術(shù)的發(fā)展，MIPI接口在實際運用中越來越廣泛，MIPI接口協(xié)議層主要包括CSI和DSI兩種，其中CSI主要用于圖像輸入，如圖像傳感器等;DSI主要用于圖像輸出，如屏幕顯示器等。隨著FPGA的廣泛使用，實際應(yīng)用中，經(jīng)常會用到FPGA來連接各種camera模組進行圖像采集輸入，以及通過各種顯示接口來進行圖像的顯示，這就要求FPGA端有CSI或者DSI接口，下面就針對FPGA端的MIPI接口實現(xiàn)方式進行簡單的介紹。

1、CSI/DSI接口

常見的CSI和DSI接口如下圖所示：

2、D-PHY

CSI和DSI的物理層常見的是D-PHY(也有兼容C-PHY的)，下圖是D-PHY的結(jié)構(gòu)：

D-PHY支持HS(High Speed)和LP(Low Power)兩種工作模式。HS模式下采用低壓差分信號(SLVS電平)，功耗較大，但是可以傳輸很高的數(shù)據(jù)速率(數(shù)據(jù)速率為80M～2.5Gbps)，采用源同步的傳輸方式，由主機(Master)設(shè)備向從機(Slave)設(shè)備提供DDR時鐘;LP模式下采用單端信號(1.2V LVCMOS信號)，數(shù)據(jù)速率很低(≤10Mbps)，但是相應(yīng)的功耗也很低，用于傳輸初始化控制信號。兩種模式的結(jié)合保證了MIPI總線在需要傳輸大量圖像數(shù)據(jù)時可以高速傳輸，而在不需要大數(shù)據(jù)量傳輸時又能夠減少功耗。

在LP模式下，只用lane0實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，時鐘是使用數(shù)據(jù)Dp和Dn的EXOR恢復(fù)的。

3、FPGA實現(xiàn)方式

針對D-PHY的FPGA實現(xiàn)，主要有以下幾種方式：

直接采用支持D-PHY的FPGA芯片(Xilinx的ultrascale系列、ultrascale+系列、Lattice的Crosslink系列)

采用電平轉(zhuǎn)換電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換后使用(收發(fā)分別采用不同的電阻網(wǎng)絡(luò))

采用專用芯片進行轉(zhuǎn)換(meticom、晶門、龍迅、東芝等公司均有該類轉(zhuǎn)換芯片)

3.1、FPGA自帶D-PHY

Xilinx的ultrascale系列、ultrascale+系列的HP I/O banks就自帶D-PHY。

Lattice的CrossLink和CrossLinkPlus系列就自帶MIPI接口。

3.2、采用電阻匹配網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換

Xilinx的FPGA可以通過簡單的電阻匹配網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)CSI/DSI接口和FPGA對接，主要是從SLVS電平的特性出發(fā)，7系列FPGA的LVDS、HSTL、LVCMOS_18、HSUL_12等電平的輸入都可以直接兼容到1.8V IO bank，因此可以通過簡單的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)SLVS電平直接對接7系列FPGA。

鑒于以上特性，將接收和發(fā)送分開進行匹配如下：

3.3、專用芯片轉(zhuǎn)換

專用轉(zhuǎn)換芯片有各種各樣的，有的單通道的，有的四通道的，具體廠家和型號可根據(jù)實際應(yīng)用進行選擇，國外的有meticom、東芝等，國產(chǎn)的有晶門、龍迅、集創(chuàng)等廠家。

以上就是針對FPGA連接MIPI接口的實現(xiàn)方案簡介，實際應(yīng)用中可以根據(jù)性價比、實現(xiàn)難度等多方面考慮。

審核編輯：湯梓紅