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低功率高性能
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创新C-PHY

物理层规范如何以低过渡率和较低功率实现更高的数据速率。

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在移动电话中添加相机和更大的显示器加剧了使用不对称接口的电线和低功率更高速度移动数据。MIPI联盟于2003年形成,以标准化这些界面并实现互操作性。MIPI规范的使用已从移动应用中传播,对使用相机和显示器的许多其他应用程序具有极高的批量要求。从那以后,参与的公司数量急剧增加。MIPI规范现已部署在移动计算,汽车,IOT设备,VR / AR / XR耳机,医疗设备等中。

为了适应快速变化的需求,MIPI更新了许多规范。最初的PHY规范,D-PHY,使用差分对数据和时钟的传统方法。即使差分对使用小的电压波动,数据速率为4线(2个数据和2个时钟线)连接可以改进。

在高通加入MIPI之前,他们开发了MDDI接口,并通过VESA使其可用。高通加入MIPI后,他们提出了C-PHY作为MIPI PHY的新技术。C-PHY实际上是MDDI 2.0吗?我们只能好奇!

C-PHY是革命性的,因为它增加了许多创新,允许它在低转换速率和低功率下提供更高的数据速率。这是通过使用更复杂的发射器、接收器、编码和映射算法来实现的。

MIPI如何带来几种关键创新,以实现C-PHY所显示的令人印象深刻的结果?首先是从使用两根线作为差分对发送每个符号的差点的移动。相反,C-PHY使用三根电线;一个三重奏,每张符号发送高达2.28位。D-PHY需要第二对的时钟信号,这意味着对于最小的配置,每个通道真的有四根线。巧妙的C-PHY编码/解码方案允许数据线携带时钟信息,这确保了每个符号在三线之一上具有至少一个过渡。

C-PHY使用三个信号线(A,B&C),为信号具有三个可能的电平。该算法施加了一些规则,以避免对三个级别的级别检测的需要。接收器生成3个输出位,但它们不是各个输入线上的值。接收器输出位是1/0值,反映了三重奏中对之间的差异。如果a> b,则第一个是真的,如果b> c和第三,如果c> a为true,则为true。

除此之外,还要求A, B和C必须是彼此唯一的,所以没有两个在同一时间共享同一个级别。在所有可能的三行三值组合中,我们已经将允许的组合或线路状态减少到6个。从这6种连线状态中的任何一种,都有5种可能的过渡到剩下的状态之一。

A,B&C的所有允许的电线状态具有相同的电压信号分布,每个电压信号均为约0.125V,0.25V和0.375V,这最大限度地减少了共模噪声。下一个技术是三个输出线的值不是数据,而是状态在状态机中。状态之间的转换具有分配给它们的数据值。从FSM中的任何状态都有法律转换到与0到4的数据值相对应的另一个状态。因此,您可以看到我们现在在Base 5中工作。

当然,3行的值综合,但是这些值会引入共模噪声,使接收器设计复杂化,并使解码不切实际。通过删除时钟线和编码,可以容易地补偿值的损失,从而导致每个符号的2.28位。使用转换表示数据意味着不需要时钟信号,转换本身是触发器。

那么我们可以通过这个界面传输多少数据?假设我们从16位二进制单词大小开始,我们需要转换为基础5.我们发现它需要7个基本-5数字来携带16位二进制值。价值216.是65536。我们用的是57.具有78125的值,提供大量值以编码16位字中使用的所有值。实际上,7位数的基础-5字中有更多的值,而不是编码数据值。我们留下了12589个未映射的价值观。

未映射的价值观如何?它们可以在协议中发挥重要作用,因为它们的值不能与任何数据流值混淆。其中许多映射到用于管理和控制协议的特定标记或控制代码。每个符号编号的2.28位来自哪里?如上所示,我们可以用7个基础-5符号传输16位值。这将由16位除以7个符号,或每符号2.28位。

让我们使用2道C-PHY实现比较4车道D-PHY。C-PHY共有6个电线,两个TRIOS。D-PHY将具有时钟对和4个数据对,总计10根电线。我们已经看到我们有40%的电线。让我们比较以0.875 GSP /车道运行的C-PHY,带有D-PHY支持1.0Gbps / LANE。将符号转换为用于C-PHY的位和搭接车道的比特,我们在C-PHY和D-PHY上每个链路到达4.0Gbps。然而,C-PHY使用较少的电线并具有较低的功耗,这两个都是关键的设计目标。对于C-PHY所需的较数较少的车道,即使使用每个通道的硅面积更多,整个C-PHY链接也具有较小的区域。

对于需要更高数据速率并可以使用C-PHY的系统来说,它显然是一个赢家。然而,需要一些芯片同时与D-PHY或C-PHY接口。由于信号级的相似性,可以构建可以在两种模式下工作的PHYs。一个4线的单车道D-PHY连接也可以支持一个3线的单车道C-PHY连接。一条线简单地不用,或者甚至可以与另一条C-PHY车道共享,因为没有要求在每个车道上有一对时钟线。MIPI摄像机和显示接口可以互换使用C-PHY或D-PHY,这增加了更多的理由去与C-PHY/D-PHY的组合块。

MILLEL是2016年提供Silicon Proven C-PHY / D-PHY COMBO IP的第一家IP供应商。从那时起,我们已经验证了IP许多不同的铸造和节点,以解决C-PHY的采用增加。

支持具有较低功率,区域和电线的高带宽的能力越来越重要地在汽车和AR / VR等应用中变得重要,其中所有这些因素在产品成功中发挥着重要作用。例如,ADAS通常会呼叫冗余成像系统以确保正确的安全边距。C-PHY的较低的切换率可以帮助简化制造,并在降低成本至关重要的情况下进行大差异。因此,C-PHY在许多应用中看到了广泛的接受。



1评论

罗恩Laugesen 说:

给一个老前辈的教育文章。

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