MIPI（D-PHY）协议简介&测量方法&测试项简介

作者：AirCity 2020.2.20
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1 MIPI Alliance

说起MIPI，就得说下这个MIPI Alliance，这个联盟聚集了很多知名IC大厂，手机上用的很多通信协议，最知名的就是CSI，DSI和RFFE，都是它管辖的范围，下面用通信协议的方式画了一个手机架构，红色框住的部分是我们常见的。

简言之，Camera用的CSI，LCD用的DSI，射频器件用RFFE，UFS接口，手机上的PCIe，USB3.0的SSIC都是MIPI联盟操心的事儿。

D-PHY，C-PHY，M-PHY，SLimBus，HIS and DigRF 3G都是物理层协议。而CSI，DSI，UNIPro都是传输层或应用层协议。

我们重点看下D-PHY，C-PHY和MPHY。先出现的D-PHY在Camera和LCD领域应用最广。之后出现的M-PHY的数据吞吐率非常大，但开发非常复杂，几乎没有什么设备上支持因此应用比较少。后来MIPI联盟推出了C-PHY协议，在少部分像素特别高的Camera上，用到了C-PHY（华为和一加的手机有用到）。
下面是几种协议的对比

M-PHY的梦想：

MIPI联盟的协议最大特点是，信号线数量少，速率高，有多种功耗模式。本文的重点是D-PHY的测试和指标解释。

注意，我们说的D-PHY是最底层的物理层，其上面一层是DSI层，规范了Low Level Protocol和Land management。再往上一层是DCS层，是应用层。

2 D-PHY的信号特点

下图是由1个Clock Lane和2个Data Lane的连接图。每一个Lane有两根线，分别为P和N，信号以差分的方式传输。Clock Lane是必不可少的，Data Lane的数量可以根据传输数据的吞吐率要求来选择，至少是一个Data Lane。

D-PHY有两个工作模式，HS（High Speed）和LP（Low Power）。
HS模式是差分传输，速率高，功耗快，幅度是200mV(100mV~300mV)。
LP模式是单端传输，速率低（小于10Mbps），功耗小，幅度是1.2V(0-1.2V)。图示如下：

HS模式，差分信号传输，协议V1.0版本支持速率80Mbps-1Gbps，协议V1.1版本支持速率80Mbps-1.5Gbps，协议V1.2都能支持到2.5Gbps了。
任何情况下时钟都是由Master向Slave提供，例如手机CPU的DSI接口，CPU是Master，屏是Slave，clock由CPU提供。CPU的CSI接口，Camera是Master，CPU是Slave，Clock由Camera提供。

大部分情况下，数据都是从Master流向Slave，例如CPU流向屏显示数据，Camera流向CPU图像数据。看一下高通CPU的手册就知道了。

LP模式，两根差分线号线变成独立的单端信号线，最大传输速率10Mbps。

只要硬件支持，HS和LP模式下，都可以双向传输。

多个Lane的数据传输分配如下：

3 搭建测试环境

示波器要求：
目前市面上大部分是DPHY V1.1版本的芯片，1.5Gbps，750MHz，因此选用4GHz带宽示波器就能实现5%的测量精度。此外要求四个通道，支持差分探头，例如泰克DPO70404C示波器。

探头要求：
4GHz带宽，差分探头或单端探头，如泰克P7240，P7340。为保证测量准确，尽量选择差分探头。

其他配件：
专用的焊接探针，如下图，需要将两根细线焊接在MIPI线上。

信号选择和测试点选择：
Clock Lane必测。Data Lane中，选择长度最长和最短的两个Lane来测量，通常情况下Lane0必选。

测量点应该是负载端，如果是测量屏的MIPI信号，需要将测量点尽量靠近屏的驱动IC，如果是Camera，需要将测量点放在靠近CPU的地方。但是现实情况是MIPI都走线在内层，只有在共模电感的地方才能焊线出来。

特别注意，测量过程中应将手机主板的GND与示波器GND连接在一起，而且越短越好。

测试资源：
如果是测试屏的DSI，准备一个高清视频，循环播放。如果是测试Camera，打开摄像头，调整到最大分辨率，使其一致处于预览状态，并且预览的环境要有动作，不能是静止的。

校准：
在执行测试前，一定要校准每一个用到的探头和通道。

4 测试项介绍

按照《MIPI Alliance Test Program D-PHY Physical Layer Conformance Test Suite V1.0》要求，有如下几组测试：

《MIPI Alliance Test Program D-PHY Physical Layer Conformance Test Suite V1.0》中的Section2是测试RX性能的，是外部提供信号，看Rx能否正常工作，这是芯片测试内容，手机研发不需要做这个测试。

5 测试指标解读

每一项测试指标在文档《MIPI Alliance Test Program D-PHY Physical Layer Conformance Test Suite V1.0》中已经解释的非常详细，这里指介绍几个经常出错的项目：

THS-PRERARE，表示LP-00状态的保持时间

UIINTS，半个时钟周期

TCLK PREV

TCLK POSTV

TSKEW(TX)

6 MIPI D-PHY走线要求

7 参考文章

https://zhuanlan.zhihu.com/p/37373801
http://blog.chinaaet.com/justlxy/p/5100052466
https://blog.csdn.net/weixin_41177620/article/details/90760611