移動(dòng)互連網(wǎng)設(shè)備的MIPI顯示標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)移動(dòng)互連網(wǎng)設(shè)備變得日益流行時(shí)，越來越多的廠商競相設(shè)計(jì)最新和最時(shí)尚的產(chǎn)品。低功耗總是手持設(shè)備最關(guān)心的事情，這包括它們顯示部件的功耗。根據(jù)市場調(diào)查公司iSuppli的調(diào)查結(jié)果，Intel提供的用于這些設(shè)備的處理器占據(jù)了市場的半壁江山。為了取代傳統(tǒng)、過時(shí)的RGB并行總線，Intel在最近發(fā)布的Moorestown處理器中使用了LVDS和MIPI DSI總線接口。

MIPI DSI是面向移動(dòng)手持設(shè)備的最新顯示標(biāo)準(zhǔn)。通過配置可伸縮的數(shù)據(jù)通道，該接口可以實(shí)現(xiàn)3Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，它使用低壓擺幅差分信號，而且有非常低的輸出信號電平。ECC和CRC校驗(yàn)和也被嵌在數(shù)據(jù)報(bào)文中，以允許接收端執(zhí)行錯(cuò)誤校正和恢復(fù)。

應(yīng)用正在發(fā)展
在過去的幾年中，當(dāng)MIPI DSI和DCS標(biāo)準(zhǔn)逐漸成熟時(shí)，顯示器制造商就開始在自己的產(chǎn)品中遵循這些標(biāo)準(zhǔn)。由于混合信號設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，以及市場需求量上升的不確定性，移動(dòng)互連網(wǎng)設(shè)備制造商僅能夠獲得少數(shù)集成了MIPI接口的顯示器。最初，大多數(shù)顯示器制造商在生產(chǎn)集成MIPI功能的顯示器之前，首選新舊標(biāo)準(zhǔn)橋接的方案，這可以將高速串行接口轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)并行RGB接口，以此來試探市場的反應(yīng)。

如圖1所示，MIPI支持以下兩種顯示標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 （a）MIPI視頻模式工作框圖（b）MIPI DCS命令模式框圖

1 DSI視頻模式
這種工作模式與傳統(tǒng)RGB接口相似，主機(jī)需要持續(xù)刷新顯示器。由于不使用專用的數(shù)據(jù)信號傳輸同步信息，控制信號和RGB數(shù)據(jù)是以報(bào)文的形式通過MIPI總線傳輸?shù)摹Ｒ驗(yàn)橹鳈C(jī)需要定期刷新顯示器，顯示器就不需要幀緩沖器。

2 DCS命令模式
MIPI總線控制器使用顯示命令報(bào)文來向顯示器發(fā)送像素?cái)?shù)據(jù)流。顯示器應(yīng)該有一個(gè)全幀長的幀緩沖器來存儲(chǔ)所有的像素?cái)?shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)被放在顯示器的幀緩沖器中，定時(shí)控制器就從幀緩沖器中取出數(shù)據(jù)，并自動(dòng)把它們顯示在屏幕上。MIPI總線控制器不需要定期刷新顯示器。

兩種模式的優(yōu)缺點(diǎn)
在成本和功耗方面，每個(gè)工作模式都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。視頻模式顯示架構(gòu)無須幀緩沖器。然而，主機(jī)定期以高速模式發(fā)送DSI視頻報(bào)文卻消耗了大量的平均能量。

在理想情況，當(dāng)顯示內(nèi)容不改變時(shí)（或不經(jīng)常改變時(shí)），顯示系統(tǒng)的中央處理器就應(yīng)該切換到低功耗模式，而處理器和顯示器之間的鏈路會(huì)在需要的時(shí)候激活。由于主機(jī)定期刷新的需要，部分中央處理器和存儲(chǔ)器接口也需要保持激活狀態(tài)，這可以使系統(tǒng)不會(huì)達(dá)到最好的功率預(yù)算。

另一方面，命令模式顯示架構(gòu)允許顯示器直接對整個(gè)幀緩沖器進(jìn)行自刷新。然而，在顯示器中集成全幀長幀緩沖器總是需要成本的，特別是今天的大多數(shù)用戶所需求的高分辨率顯示器。這就要求接口芯片有更大的管芯尺寸。顯示器制造商也不得不為每種顯示分辨率提供具有特定容量幀緩沖器的顯示控制器。

對于視頻模式和命令模式顯示架構(gòu)，通常都需要對顯示控制器的寄存器編程來設(shè)置相應(yīng)的顯示分辨率、外觀比率和工作模式。MIPI并不定義任何標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來訪問這些內(nèi)部寄存器，因此，不同的顯示器制造商可以定制自己專用的命令集。

為了擺脫不同制造商專用顯示命令之間的沖突，有些制造商更愿意讓顯示器能夠自己進(jìn)行初始化，以使顯示器不需要MIPI主機(jī)控制器的配置就可以正常工作。在這種情況下，顯示器通常有一個(gè)存儲(chǔ)顯示參數(shù)的PROM存儲(chǔ)器。這是非常方便的，但PROM也占據(jù)了比較大的存儲(chǔ)器空間。

設(shè)計(jì)考慮的主要因素
為了取得最好的系統(tǒng)利用率，設(shè)備制造商也需要考慮以下幾個(gè)因素。

● 應(yīng)該在顯示器內(nèi)部集成轉(zhuǎn)換效率高的LDO電源轉(zhuǎn)換器，并且只給顯示系統(tǒng)輸入一種外部電源電壓。

● 對于通過內(nèi)部PLL產(chǎn)生的時(shí)鐘，通常需要外部輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘。該參考時(shí)鐘的頻率從32kHz到幾兆赫茲。D-PHY是幾種MIPI接口標(biāo)準(zhǔn)將支持的可伸縮、低功耗、高速物理層標(biāo)準(zhǔn)。有些D-PHY時(shí)序參數(shù)中也需要一個(gè)參考時(shí)鐘作為信號基準(zhǔn)。結(jié)合參考時(shí)鐘的使用，十幾兆赫茲范圍的頻率是很常用的。通常，一個(gè)內(nèi)部振蕩器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常低頻率的時(shí)鐘作為參考時(shí)鐘反饋給PLL，并通過倍頻產(chǎn)生顯示控制器D-PHY邏輯所需要的頻率。