MIPI CSI-2笔记（22） -- CSI-2实现案例

概览

        本章节的CSI-2实现案例，假设接口由D-PHY单向的时钟和数据加上forward Escapde Mode以及可选的去斜（deskew）功能组成。案例如下图所示：

实现案例框图和覆盖范围说明 

        本示例中，分层的架构由以下几个部分描述：

•         D-PHY实现方案细节
•         多Lane数据合并细节
•         协议层细节

        本示例只使用RAW8数据类型做为参考，因此不会有封包/解封包或字节时钟（byte clock）/像素时钟（pixel clock）时序等相关参考设计方案，因为这种类型的实现方案中不需要它们。

        示例也没有错误恢复机制或错误处理细节的相关内容，因为本章节主要目的是展示从数据流的视角来看的实现方案。

CSI-2发送器细化框图

CSI-2发送器框图 

CSI-2接收器细化框图

CSI-2接收器框图

D-PHY实现细节

        实现方案的PHY层有如下顶层结构：

D-PHY层框图 

模块可被划分为：

CSI-2发送器侧（Transmitter side）：

•         Clock lane（Transmitter）
•         Data1 lane（Transimitter）
•         Data2 lane（Transmitter）

CSI-2接收器侧（Receiver side）：

•         Clock lane（Receiver）
•         Data1 lane（Receiver）
•         Data2 lane（Receiver）

CSI-2时钟Lane发送器

 CSI-2 Clock Lane Transmitter

        构建CSI-2时钟Lane发送器的D-PHY模块有：

•         LP-TX，用于低功耗功能（Low-power function）
•         HS-TX，用于高速功能（High-speed function）
•         CIL-MCNN，用于Lane控制和接口逻辑

        到CSI-2时钟Lane发送器的PPI接口信号有：

•         TxDDRClkHS-Q（Input）：高速传输DDR时钟（Quadrature）信号
•         TxRequestHS（Input）：高速传输Request信号。此信号高有效，用来让Lane模块开始传输HS时钟。
•         TxReadyHS（Output）：高速传输Ready信号。此信号高有效，用来指示时钟Lane在传输HS时钟。
•         Shutdown（Input）：关闭Lane模块。此信号高有效，用来强制Lane模块进入“shutdown”，禁用所有活动。所有线路驱动器，包括终结器（原文terminators，这里我不太了解，各位自行判断），都在Shutdown被置位的时候关闭。当Shutdown为高时，所有PPI输入信号都会被忽略，并且所有PPI输出都会被驱动到默认的无效状态。Shutdown是电平触发信号，不依赖于任何时钟。
•         TxUlpmClk（Input）：时钟Lane上的Transmit Ultra Low-Power Mode信号。此信号高有效，被置有效时会让时钟Lane模块进入Ultra Low-Power模式。Lane模块会保持这种极低功耗状态，直到TxUlpmClk被置为无效。

CSI-2时钟Lane接收器

 CSI-2 Clock Lane Receiver

        构建CSI-2时钟Lane接收器的D-PHY模块有：

•         LP-RX，用于低功耗功能（Low-power function）
•         HS-RX，用于高速功能（High-speed function）
•         CIL-MCNN，用于Lane控制和接口逻辑

        到CSI-2时钟Lane接收器的PPI接口信号有：

•         RxDDRClkHS（Output）：高速接收DDR时钟信号，用来采样所有数据lane中的数据。
•         RxClkActiveHS（Output）：高速接收有效信号（High-Speed Reception Active）。此信号高有效，用来指示时钟Lane正在接收有效时钟。该信号是异步的。
•         Stopstate（Output）：Lane是否处于Stop状态。此信号高有效，用来指示Lane模块当前是否处于Stop状态。该信号是异步的。
•         Shutdown（Input）：关闭Lane模块。此信号高有效，用来强制Lane模块进入“shutdown”，禁用所有活动。所有线路驱动器，包括终结器（原文terminators，这里我不太了解，各位自行判断），都在Shutdown被置位的时候关闭。当Shutdown为高时，所有PPI输出都会被驱动到默认的无效状态。Shutdown是电平触发信号，不依赖于任何时钟。
•         RxUlpmEsc（Output）：Escape Ultra Low Power（Recieve）模式。此信号高有效，用来指示Lane模块是否已经进入到了Ultral Low Power模式。Lane模块会在此信号有效时保持这种模式，直到在Lane互连电路中检测到了一个Stop状态。

CSI-2数据Lane发送器

 CSI-2 Data Lane Transmitter

        构建CSI-2数据Lane发送器的D-PHY模块有：

•         LP-RX，用于低功耗功能（Low-power function）
•         HS-RX，用于高速功能（High-speed function）
•         CIL-MCNN，用于Lane控制和接口逻辑。对于可选的去斜（deskew）校准特性的支持，数据Lane发送器会传送一个去斜序列（deskew sequence）。去斜序列传输通过何种方式启用，超出了规范所讨论的范围。

        到CSI-2数据Lane发送器的PPI接口信号有：

•         TxDDRClkHS-I（Input）：高速发送DDR时钟（同相位，in-phase）。
•         TxByteClkHS（Input）：高速发送Byte时钟。用来同步高速传输时钟域里的PPI信号。推荐用于发送的数据Lane模块共享一根TxByteClkHS信号。TxByteClkHS的频率必须是精确地HS bit速率的1/8。
•         TxDataHS[7:0]（Input）：高速发送Data信号。要发送的8 bit高速数据。连接到TxDataHS[0]的信号首先被发送。数据在TxByteClkHS的上升沿的时候被寄存。
•         TxRequestHS（Input）：高速发送Request信号。TxRequestHS的一次低到高的转换会让Lane模块发起一个Start-of-Transmission序列。TxRequestHS一次高到低的转换会让Lane模块发起一个End-of-Transmission序列。此信号高有效，高电平时也能指示协议层正在驱动着TxByteDataHS上要发送的合法数据。在同一个TxByteClkHS时钟的上升沿上，当TxRequestHS和TxReadyHS同时有效时，Lane模块会接受（accept）数据。协议总是在TxRequestHS有效的时候提供合法的发送数据。一旦被置为有效，TxRequestHS会保持高电平，直到所有数据都被接受（accpet）了。
•         TxReadyHS（Output）：高速发送Ready信号。此信号高有效，用来指示TxDataHS被Lane模块所接受（accepted）即将会被串行发送出去。TxReadyHS在TxByteClkHS的上升沿有效。在TxReadyHS有效期间，合法的数据要被提供。
•         Shutown（Input）：关闭Lane模块。此信号高有效，用来强制Lane模块进入“shutdown”，禁用所有活动。所有线路驱动器，包括终结器（原文terminators，这里我不太了解，各位自行判断），都在Shutdown被置位的时候关闭。当Shutdown为高时，所有PPI输出都会被驱动到默认的无效状态。Shutdown是电平触发信号，不依赖于任何时钟。
•         TxUlpmEsc（Input）：Escape Mode Transmit Unltra Low Power。此信号高有效，和TxRequestEsc信号一起被置位，让Lane模块进入极低功耗（Ultra Low Power）模式。Lane模块会保持这种模式，直到TxRequestEsc被置为无效。
•         TxRequestEsc（Input）：此信号高有效，和TxUlpmEsc一起被置位，用来请求进入到Escape Mode。一旦进入Esacape Mode， Lane会一直处于Escape Mode，直到TxRequestEsc被置为无效。TxRequestEsc只会在TxRequestHS为低的时候，被协议置位。
•         TxClkEsc（Input）：Escape Mode Transmit Clock。这个时钟直接被用于产生escape序列。这个时钟的周期决定了低功耗信号的符号时间。

CSI-2数据Lane接收器

CSI-2 Data Lane Receiver 

 构建CSI-2数据Lane接收器的D-PHY模块有：

•         LP-RX，用于低功耗功能（Low-power function）
•         HS-RX，用于高速功能（High-speed function）
•         CIL-MCNN，用于Lane控制和接口逻辑。可选的去斜（deskew）校准功能，支持数据Lane接收器检测被发送的去斜校准模式（pattern），并且执行和RxDDRClkHS时钟相关的数据去斜优化。

  到CSI-2数据Lane接收器的PPI接口信号有：

        RxDDRClkHS（Input）：高速接收DDR时钟信号，用来采样所有数据lane中的数据。这个信号由CSI-2时钟Lane接收器所提供。

        RxByteClkHS（Output）：高速接收Byte时钟信号。此信号用来同步在高速接收时钟域内的信号。RxByteClkHS信号是通过接收到的RxDDRClkHS整除来产生的。

        RxDataHS[7:0]（Output）：高速接收Data信号。Lane模块接收的8 bit高速数据。连接到RxDataHS[0]的信号首先被接收。数据在RxByteClkHS上升沿的时候被传输。

        RxValidHS（Output）：高速接收Data Valid信号。此信号高有效，用来指示Lane模块正在驱动着RxDataHS输出上的合法数据到协议层。没有“RxReadyHS”信号，协议层会在RxValidHS有效的时候，在每一个RxByteClkHS的上升沿的时候去抓取RxDataHS信号。协议没有提供降低接收数据速度的功能（throttle）。

        RxActiveHS（Output）： 高速接收Active信号。此信号高有效，用来指示Lane模块正在从Lane互联电路中接收高速传输信息。

        RxSyncHS（Output）：接收器同步Observed信号。此信号高有效，用来指示Lane模块已经看到了一个合适的同步事件。在一个典型的高速传输中，当RxActiveHS首次被置位时，一次高速传输的开始点，RxSyncHS会保持高电平，时间是一个RxByteClkHS周期。这个信号如果丢失，会用ErrSotSyncHS来报告。

        RxUlpmEsc（Output）：Escape Ultra Low Power （Receive）模式。此信号高有效，置位后用来指示Lane模块已经进入了极低功耗模式。Lane模块会保持在这种模式中，此时RxUlpmEsc有效，直到在Lane互联电路上检测到了一个Stop状态。

        Stopstate（Output）：Lane处于Stop状态。此信号高有效，用来指示Lane模块正处于Stop状态。此信号是异步的。

        Shutdown（Input）：关闭Lane模块。此信号高有效，用来强制Lane模块进入“shutdown”，禁用所有活动。所有线路驱动器，包括终结器（原文terminators，这里我不太了解，各位自行判断），都在Shutdown被置位的时候关闭。当Shutdown为高时，所有PPI输出都会被驱动到默认的无效状态。Shutdown是电平触发信号，不依赖于任何时钟。

        ErrSotHS（Output）：Start-of-Transmission（SoT）Error信号。如果高速SoT前导序列出错，但此时仍然能够达到适当的同步，这个错误信号置位的时间为RxByteClkHS的一个周期。这种错误被认为是前导序列的一个“软错误”，载荷数据的信任度会降低。

        ErrSotSyncHS（Output）：Start-of-Transmission同步Error信号。如果高速SoT前导序列出错，并且不能期望得到一个适当的同步。这个错误信号置位的时间为RxByteClkHS的一个周期。

        ErrControl（Output）：控制错误。这个信号在一个错误的line state序列被检测到的时候置位。

        ErrEsc（Output）： Escape Entry Error。如果接收到了一个无法识别的escape entry命令，这个信号会被置位，并且会保持为高，直到下一个line state里的变化发生。接收器支持的escape entry命令只有ULPS。