8.8.3. MIPI CSI传输协议解析
8.8.3.1. MIPI概述
MIPI CSI-2协议划分为5个层级: 应用层 、 组包/解包层 、 底层协议层 、 通道管理层 、 物理层
- 发送方从应用层产生图像数据(YUV/RGB/RAW等格式)，
应用层通过控制信号，控制数据流传输(帧头、帧同步标志、行同步标志等)。然后数据传输到 组包/解包层，将像素按照顺序打包为byte为单位的数据包格式。底层协议层会将byte数据加上包头、包尾、根据控制信号增加控制短包， 然后通道管理层将数据按照支持的通道进行分割并行传输。最后物理层将分割好的数据，在每根lane上串行传输
应用层: 产生图像数据以及控制信号(行场同步信号)
组包/解包层: 主要是将像素数据转换为byte数据包格式,针对不同的数据类型，转换为byte数据包格式存在差异
底层协议层: 将图像数据打包添加包头和包尾，分为长包和短包
通道管理层: 将组装好的数据包，按照支持的lane线，进行数据拆分，并行的进行数据传输
传输模式
LP(Low-Power)模式: 用于传输控制信号,最高速率10MHZ, 1.2V幅值
HS(High-Speed)模式: 用于高速传输素据,速率范围[80M-1.5Gbps] per lane, 200mv幅值(100mv ~ 300mv)
传输的最小单元为1字节,采用小端的方式即LSB first, MSB last
Lane States
LP mode有四种状态: LP00, LP01, LP10, LP11
HS mode有两种状态: HS-0, HS-1
MIPI CLK 传输时序
mipi csi clk存在两种工作模式,一种是连续时钟模式,传输过程中不会切换LP状态,另一种是非连续时钟信号模式,每传输一帧图像,帧blanking时会切换为LP状态
时序图如下
从时序图可以看到,clk lane会有一个LP11—>LP01—>LP00的时序,从而进入HS模式
如果camera sensor支持非连续时钟模式,建议配置为非连续时钟模式
MIPI DATA 传输时序
在数据线上由3种可能的操作模式: Escap mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode
Escap mode
进入时序: LP11–>LP10–>LP00–>LP01–>LP00
退出时序: LP10–>LP11
High-Speed mode
进入时序：LP11–>P01–>LP00–>SoT(0001_1101)
退出时序：EoT–>P11
Turnaround
进入时序：LP11–>LP10–>LP00–>LP10–>LP00
退出时序：LP00–>LP10–>LP11
MIPI典型时钟值
备注
UI即MIPI的CLK lane的高速时钟周期的二分之一，因为MIPI采用DDR时钟
8.8.3.2. Multi-Lane Distribution and Merging
8.8.3.3. Low Level Protocol
在mipi底层传输协议中,由短包和长包组成,这两种数据包都是由SoT开始EoT结束
8.8.3.3.1. 底层数据包格式
长包数据格式
长包数据格式如下
Data ID: 定义了虚拟通道以及数据类型
WC: 定义了8-bit的data payload字节数
ECC: package header的ECC校验,包括Data ID和WC数据域
Data Payload: 数据域
CS: checksum(16-bit)
短包数据格式
8.8.3.3.2. Data ID
Data ID数据包格式如下
8.8.3.3.2.1. Virtual Channel
虚拟通道标识符的目的是为在数据流交错的不同数据流中提供单独的通道
即:MIPI接受端可以通过VC标识符将交错的几路视频数据进行拆分
8.8.3.3.2.2. Data Type
Synchronization Short Packet Data Types
Generic Short Packet Data Types
Generic Long Packet Data Types
YUV Image Data Types
RGB Image Data Types
RAW Image Data Types
User Defined Data Formats
用户自定义数据则可以传输任意数据,例如JPEG或者MPEG4,或者其他类型的通信数据.
8.8.3.3.3. ECC
8.8.3.3.4. CS
ECC对Package header进行校验,而Checksum则对数据域(data payload)进行校验,使用16-bit CRC算法
8.8.3.3.5. Sync Short package
帧同步信号以及行同步信号内由短包进行发送,在短包的data type域中定义
0x00---->0x02---->0x03........0x02----->0x03------>0x01
FS LS LE LS LE FE
hsync以及vsync示意
frame示意图
8.8.3.3.6. Data Type Interleaving
CSI-2支持在同一视频数据中交错传输不同图像格式,也就是MIPI-CSI支持传输不同分辨率不同数据格式的图像.
有两种方式传输交错的视频数据1. 使用Data Type 2.使用Vrtual Channel
8.8.3.4. Data Formats
8.8.3.4.1. YUV Image data
Legacy YUV420 8-bit
YUV420 8-bit
YUV420 10-bit
YUV422 8-bit
YUV422 10-bit
8.8.3.4.2. RGB Image data
RGB888
RGB666
RGB565
RGB555
RGB444
8.8.3.4.3. RAW Image data
RAW6
RAW7
RAW8
RAW10
RAW12
RAW14
