MIPI D-PHY介绍

术语简写：
Escape mode：是于data lanes 的一个可选模式，在该模式下，低速率的命令和数据可以以非常低的功耗进行传输。
CIL： Control and Interface Logic
LP-CD: Low-Power Contention Detector
LPDT: Low-Power Data Transmission
LPS： Low-Power State(s) 低功耗状态
PPI：PHY-Protocol Interface
APPI： Abstracted PHY-Protocol Interface 抽象物理层协议接口
ULPS：Ultra-Low Power State 超低功耗状态

D-PHY 定义了一种源同步，高速，低功耗以及低成本的PHY，主要是应用于移动手机行业。比如，用来连接显示屏（DSI）和摄像头（CSI）。包括DSI（串行显示）物理层和CSI（串行摄像）物理层定义。
D-PHY有三种不同类型的通道：
(1) 单向时钟通道
(2) 单向数据通道
(3) 双向数据通道

D-PHY有两种传输模式：
(1) HS 高速传输模式，用于传输突发数据，同步传输，信号为差分信号，电平范围为100mv-300mv，传输速度范围是80-1000Mbps，
(2) LP 低功耗模式，用于传输控制指令，异步传输，信号线为单端，电平范围是0-1.2v，没有用时钟线，时钟是通过两个数据线异或而来的，速度只有10Mbps。

下图是主控制器和外围设备通过MIPI D-PHY连接的示意图：

Lane Module：用来发送或接收lane上的信号
PPI：PHY-Protocol Interface ，PHY协议接口
PHY Adapter Layer：APPI接口与PPI接口的转换
PHY的配置包括一个clock lane和一个或多个data lanes（最多4个data lanes），所有的data lanes都支持高速传输和正向时的escape mode
data lanes 有两种类型：
(1)双向口：能双向传输
(2)单向口：只能单向传输
双向的data lanes 必须包含下面的一个或两个反相通信功能：
(1)High-Speed Reverse Data Communication :高速反相数据传输
(2)Low-Power Reverse Escape Mode (including or excluding LPDT)：反向低功耗 Escape Mode模式（包含或只有低功耗数据传输）

下图是一个通用的Lane Module 内部结构图，一个Lane Module的功能取决于Lane 类型（时钟，数据单向，数据双向）以及lane module是发送端还是接收端。
其主要由一个或多个高速收发模块（HS-TX,HS-RX），一个或多个单端低功耗收发模块(LP-TX,LP-RX)以及lane控制和接口逻辑模块（Lane Control &Interface Logic）组成。

1、Lane State
lane 的不同传输功能通过驱动线上的不同电平来进入不同的lane state，正常操作时是HS-TX模块或LP-TX模块驱动lane。一个HS-TX模块总是差分地驱动一对data lane，两个LP-TX模块独立地驱动一个lane上的两根信号线，这种方式就使得有2种HS Lane 状态，4种Low Power lane状态。6种lane 状态如下表所示：

2、Operating Modes: Control ,High-speed and Escape
在正常操作时，data lane要么在 Control 模式要么在High-speed模式。在进行数据突发传输时，data lane就进入高速数据传输模式，其从 Stop State（LP11）开始高速数据传输，同样结束高速数据传输后又进入Stop State（LP11），Stop State是在Control 模式下定义的一个状态。data lane 只有在进行突发数据传输时才进入High-speed 模式，

3、High-speed Data Transmission 高速数据传输
3.1 Start-of-Transmission
下图介绍了从停止状态开始发送数据的一个启动数据发送流程（Sot），在发送一个传输数据请求后，data lane 离开stop 状态，通过一个启动数据发送流程（Sot）为进入HS Mode 做准备：

下图是一个lane发送一个transmission，这里的Sot 就是上图里启动数据发送那几个操作流程，同样Eot 对应后面图中的结束高速发送数据流程

3.2 End-of-Transmission
在Data Burst 结束时，Data Lane通过Eot 流程 离开High-Speed Transmission模式进入Stop 状态。Eot流程如下图所示：

3.3 HS Data Transmission Burst
下图是一个Transmission进入高速突发模式传输的完整流程，包括从stop状态（LP11）进入HS流程（Sot），HS发送数据，退出HS流程(Eot) ，回到stop状态。

下图是HS Data Transmission 状态机流程图，左边是发送方，右边是接收方。

3.4 HS Clock Transmission
在HS 模式下，发送方同时通过时钟lane提供一个低摆幅的差分DDR时钟给接收方，用于高速数据接收，时钟lane模块被PHY 协议通过PPI时钟接口所控制，只有当所有的data lane 都没有进行高速数据传输时，clock lane 才会停止工作。
clock lane 跟单向的data lane类似，只是它传输的是差分的时钟信号。在最后一组data lane 进入 Low Power mode后 ,时钟信号会持续运行Tclk-post时间后，以HS-0状态结束。下图是在时钟高速发送模式与Low Power mode间切换的时序图。红线左边表示时钟从高速发送模式到Low Power 模式，红线右边是从Stop state 初始化到高速发送模式。

下面是具体从时钟高速发送状态进入Low Power mode的状态流程图

下面是初始化高速时钟发送的状态流程图

4、Bi-directional Data Lane Turnaround
通过Link Turnaround 流程能 改变具有双向功能的 data lane 的传输方向，比如现在是正向传输 ，通过Link Turnaround流程 就变成了反相传输。Link Turnaround流程只能在Control Mode下才能进行。
下表就记录了一个具有双向功能的data lane 改变传输方向的流程，表中左边一列初始状态是发送端，右边一列是接收端，在经过Turnaround 流程后 左边一列变成了接收端，右边一列变成了发送端。

下面是Turnaround 反映到时序图上的过程

5、Escape Mode
Escape Mode是一个比较特殊的模式，在该模式下，可以使data lane 进入Low-Power states，有了这个模式，就可以使用一些其他的功能。在正向传输时，是肯定支持Escape Mode的，但反向时可以不支持。Data lane 通过一系列进入Escape Mode的操作流程（LP-11，LP-10，LP-00，LP-01，LP-00）才能进入Escape Mode。只要最后的LP-00状态出现在data lane上，就进入Escape Mode了。如果在没有到最后的LP-00状态前，data lane上出现了LP11，则会退出进入Escape Mode流程。只要进入了Escape Mode，发送方就会发送一个8位宽的输入命令，来代表其请求的操作。
下表就是一些可以发送的请求操作命令，比如发送8位1110_0001，就表示将进入低功耗数据传输模式，发送0001_1110 就表示将进入超低功耗状态。

PHY在Escape Mode是用独热编码进行异步通信，所以，data lane 在Escape Mode时，不用时钟 lane，时钟是data lane的两根信号线Dp和Dn 异或而来的，下面就是在Escape Mode发送Reset-Triger命令的过程。首先肯定是进入Escape Mode流程，进入后再发送Reset-Triger命令。

5.1 LPDT(Low-Power Data Transmission) 低功耗数据传输
如果在Escape Mode进入流程后紧跟的输入命令是1110_0001(Low-Power Data Transmission)，则data lane进入 Low-Power Data Transmission以低速（10Mbps）进行数据传输。这样数据跟输入命令一样，同样是以独热码的编码方式进行传输，同样不需要时钟lane。Stop state出现在data lane时，停止LPDT,退出Escape Mode，进入Control mode。下图是一个低功耗发送2个字节的时序图。

5.2 Ultra-Low Power State 超低功耗状态
如果在Escape Mode进入流程后紧跟的输入命令是0001_1110(Ultra-Low Power State)，则data lane进入 Ultra-Low Power State ，在该状态下，data lane 处于 space state （LP00）。

6、Global Operation Flow Diagram
下图表示的是data lane 模块总的一个收发流程图，主要包括四个部分：High-Speed Transmission ,Escape Mode，Turnaround ,Initialization。

下图是对应上面的收发流程的状态机图