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江苏快三位置开奖_应用于微显示芯片的MIPI DSI驱动接口设计

作者:尹 远,黄嵩人时间:2019-09-25来源:电子产品世界收藏

  尹 远,黄嵩人(湘潭大学 物理与光电工程学院,湖南 湘潭 411105)

本文引用地址:http://typepdf.com/article/201909/405215.htm

  摘 要:针对传统显示接口难以满足其高速率传输、低功耗、抗干扰、兼容性高等要求的问题,提出了一种基于MIPI DSI协议,并应用于高分辨率芯片的的设计。

  关键词:

  0 引言

  江苏快三位置开奖芯片是一种特殊形态的显示器,其物理尺寸小、功耗较低、分辨率高,目前主要应用的产品形态有:LCOS微显示器、OL黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢D微显示器、LCD微显示器等。也可以通过光学系统产生大屏幕系统,常用于投影系统和近眼显示系统中 [1] 。其应用领域广泛,如VR眼镜、AR智慧眼镜、军用头盔、微型投影仪、车载抬头显示等电子设备。

  随着消费级电子设备的发展,微显示芯片应用的电子产品越来越多,显示的分辨率不断增强,对显示效果的要求也日益提高,需要传输的数据量和速率也越来越大,同时还要求设备保持高性能和低功耗,传统的显示接口已满足不了诸多要求。因此,本文针对这种情况,设计了一种适用于高分辨率微显示芯片的MIPI DSI [2]

  1 MIPI DSI协议介绍

  MIPI DSI是MIPI(Mobile Industry ProcessorInterface,移动业处理器接口)联盟为了对移动设备的外设接口标准进行统一,以提高系统兼容性、设计性能和效率,而提出的一种显示接口标准 [3] 。DSI接口是一种高速的串行显示接口,可实现高分辨率显示,而且有功耗低、抗干扰强的特点 [4]

  图1所示是一个简化的DSI接口示意图 [5] 江苏快三位置开奖,主机可以发送高速像素数据和低速命令给从机,并可以从机设备中读取状态或像素信息。主机和从机之间的通信一般是配置1对差分时钟通道,1~4对数据通道。

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  MIPI DSI支持两种基本操作模式,分别为命令模式(Command Mode)和视频模式(Video Mode) [3] 。命令模式是指主机端向从机设备发送命令和数据,转换为DBI格式,对显示设备进行读写操作,以此来间接控制从机端的外围设备的工作状态。从机端会通过双向的数据通道0返回相关数据,主机端因此也可以读取到从机设备的状态信息和缓存内容。视频模式主要是通过数据通道在高速传输模式下,由主机单向传输给从机以图像显示或视频数据,从机接收到进行解码后,最终将其转为DPI时序格式直接传送给显示设备,进行实时显示 [4]

  DSI接口支持两种传输模式,分别为高速数据传输模式(High-Speed Mode)和低功耗模式(Low-Power Mode) [6] 。其中所有的数据通道都可以用于单向的高速数据传输,如传输图片和视频数据。低功耗模式下的传输只通过双向的lane0进行,如低速数据和控制命令,速率可达10 Mbit/s。时钟通道传输高速传输过程中的同步时钟信号,采用高速DDR时钟,速率可达到1 Gbps。

  MIPI DSI协议中规定数据是以数据包的形式传输,根据包的长度不同分为长包和短包。短包固定4个字节长度,是由标识符DI、data0、data1、黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC(错误校验码)组成 [6] ,如图2所示。长包是由包头、包数据、包尾组成,如图3所示。包头是由DI、指定数据包中数据个数的WC、黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC码组成,包尾是16 bit的校验和,长包的总长度范围为6~65 541字节 [6]

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  2 DSI接口工作原理

  本文的设计目标是实现基于的显示接口的设计,支持4路通道的高速数据传输,包括图片或视频,通道0实现黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式下的低功耗传输模式,用以传输低速控制命令或数据,且支持lane0双向数据传输,时钟通道传输高速同步时钟信号,支持RGB888格式的数据输出,具有黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC校验、CRC校验功能等 [3]

  高速模式下,通道上有两种状态:HS-0、HS-1 [7] 。在低功耗模式下,lane0上有4种状态:LP-00、LP-01、LP-10、LP-11 [8] 。根据总线上检测到不同的电平序列后,分别进入或退出相应的模式,如图4所示为从机通道工作的状态转移图 [7] ,可在高速模式、黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式、TA(Turnaround)模式之间切换。

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  所有的数据通道都支持高速数据传输模式,从机接收来自主机的高速串行数据进行编解码。在空闲的时间段,通道处于LP-11状态。当从机端接收到发自主机端的序列:LP-11→LP-01→LP-00,即高速请求序列之后,便准备进入高速数据传输模式接收高速数据。江苏快三位置开奖如需退出高速模式,则发送黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢OT→LP-11。图5为高速传输时序图 [7] 江苏快三位置开奖,定义了整个高速传输过程的方式和时序。当从机端接收到高速模式下传输的数据后,会将数据包中的像素数据解析出来,生成RGB格式数据、同步信息、有效信息等,通过DPI接口输出给显示端进行显示成像。

  当从机检测到主机发送序列:LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00,进入黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式。之后等待主机发送8bit的命令,可进入其中的三种模式:ULPS超低功耗模式、LPDT低功耗数据传输模式、Trigger模式。除了lane0都支持外,其他数据通道只支持其中的超低功耗模式。其中使用较多的是低速数据传输模式,lane0通过此模式可传输控制命令或数据。退出黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式主机需发送序列:LP-10→LP-11。

  进入TA模式需要发送请求序列:LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00,之后主机会释放总线控制权,由从机获得总线控制权,通过lane0发送低速数据返回给主机,数据内容一般是响应信息、错误报告、结束包等,发送完毕后从机会发送TA模式的序列请求,将总线控制权交还给主机。退出TA模式发送序列LP-00→LP-10→LP-11即可。

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  3 MIPI DSI电路设计

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  依据MIPI DSI协议的层次划分,将DSI接口电路分为物理传输层模块、底层协议层模块、通道管理层模块、应用层模块4个主要模块 [3] ,系统设计方案如图6所示。

  (1)物理传输层:本层只要由时钟通道控制模块、数据通道控制模块组成,其中数据通道控制模块又分为数据通道0控制模块和其他数据通道控制模块。

  时钟通道控制模块,主要实现检测时钟通道LP→HS和HS→LP的模式切换。数据通道控制模块,主要完成4个数据通道的高速模式和低功耗模式相互之间的切换检测,数据通道0的黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式和TA模式的检测 [3] 。将接收到的高速模式和低功耗模式下的串行输入数据转为并行数据,并传输给通道管理层 [3] 。将TA模式的返回数据进行并串转化,再通过lane0传输给主机 [2]

  (2)通道管理层:主要分为高速数据接收模块、低功耗模式数据接收模块,以及时钟切换模块。完成4个数据通道的高速模式的SOT序列检测,接收物理传输层发送过来的低功耗模式命令和数据 [3] 。实现数据融合功能,将多通道的数据恢复原有字节顺序,并整合起来。时钟切换模块实现高速时钟、低功耗下时钟,以及TA模式下的不同时钟的切换。

  (3)底层协议层:主要完成高速模式和低功耗接收模式的数据包数据包的解码和编码,及黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC、CRC检测。当接收来自物理传输层的数据时,对高速和低功耗模式的数据包进行解码,检测数据包的类型,根据长短包分别进行处理,并对黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC码进行检测校验、纠错,以及CRC校验。对接收到的低速返回数据包编码打包,主动生成对应的黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC校验码、CRC校验码,以返回主机以响应(ACK)和错误报告(黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢rror Report) [3] 。另外需要处理来自物理层的错误信号和Trigger信号,以及本层内检测出的黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢CC校验错误和CRC校验错误 [4]

  (4)应用层:这部分直接与显示端连接,将接收到的数据和命令进行译码,分别可以进入视频模式和命令模式,最后转换成显示端能识别的DBI格式或DPI格式。进入视频模式后,将接收到的高速像素数据转为符合显示端兼容的DPI时序的数据,然后进行显示。当进入命令模式,将低功耗接收的数据包解码,之后转成DBI格式数据写到相应寄存器中。有时还需要从显示端读到的DBI格式,然后将其编码转为DSI接口数据,最后通过lane0发送给主机。

  另外还有I 2 C配置模块,用于对各模块进行参数配置,确保设计的成功实现,也可方便验证和芯片调试,提高该设计的灵活性和兼容性。

  4 DSI接口仿真与测试

  4.1 仿真平台及方案

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  图7所示为此接口设计的仿真策略图,模拟MIPI主机发送机制,通过数据通道发送高速数据,通过数据通道0发送低功耗数据,该设计作为MIPI从机,接收数据后进行编解码,最终将相应的数据和命令输出,通过观察验证端口的仿真波形或数据比对,来确定设计是否完成对应的功能要求。

  4.2仿真结果及分析

  运行仿真后得到如图8所示的波形图,可以看出4个通道都支持高速数据传输模式,能将接收到串行数据转为并行数据,从数据包中解码出图像数据信息,如RGB数据、数据有效信号、行同步信号、帧同步信号等,符合设计的功能要求,高速功能通过验证。其他功能也是同理进行验证,不再赘述。

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  4.3 FPGA原型验证

  在芯片流片前需要进行FPGA原型验证,将ASIC代码移植到FPGA上,进行硬件上的验证,这样更接近芯片实际情况,本质上模拟芯片的实际性能和应用,通过FPGA快速实现硬件模块,缩短开发时间,提高开发的效率,同时可以降低流片的风险和成本,所以也是芯片设计中的重要流程。如图9为FPGA原型验证的平台,由MIPI主机、转接板、连接线、FPGA开发板等组成,验证通过后进行流片。

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  5 结论

  本文介绍了一种基于,且应用于高分辨率微显示驱动的接口设计,该接口设计采用了4通道的数据差分数据通道和1对高速差分时钟通道。首先介绍了微显示和MIPI接口的研究必要性,接着介绍了MIPI DSI协议,之后着重讲述了MIPI DSI接口设计的工作原理,以及设计的系统方案、主要模块的工作流程,最后介绍了仿真和FPGA验证的过程及结果分析。支持高速传输模式、黑龙江快三正规网投—主页-彩经_彩喜欢scape模式、TA反向传输模式,在低功耗模式下传输速率10 Mbit/s,高速数据传输速率可达到900 Mbit/s。目前已完成设计,并经过反复的仿真和验证,达到了设计要求,已完成流片。

  参考文献

  [1]季渊.超还原硅基有机发光微显示器研究[D].上海:上海大学,2012.

  [2]谭振平,黄嵩人.应用于LCOS显示芯片的MIPI DSI驱动接口IP设计[J].科技传播,2016,8(03):78-79.

  [3]谭振平.基于MIPI协议的显示驱动接口设计[D].湘潭:湘潭大学,2016.

  [4]温浪明.基于MIPI-DSI协议的LCD驱动接口设计[D].广州:华南理工大学,2011.

  [5]郑杰.一种适用于全高清显示的MIPI DSI接口设计[D].成都:电子科技大学,2015.

  [6]MIPI Alliance Specification for Display Serial Interface version1.01.00[S].MIPI Alliance,2008.

  [7]MIPI Alliance Specification for D-PHY version 1.2[S].MIPIAlliance,2014.

  [8]苏晓峰.基于MIPI规范的LCD驱动接口设计[D].广州:华南理工大学,2011.

  作者简介

  尹远(1993—),硕士,主要研究方向:数字集成电路设计。

  本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第50页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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