金年会官方登录 Value 高速金年会官方登录規格「MIPI」是甚麼？ 跳脫移動裝置的框架，應用到汽車之上

2023.08.03
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　現在的電子設備中採用了各種高速金年会官方登录技術。USB、Thunderbolt、MIPI、HDMI、DisplayPort、Serial ATA (SATA)、LVDS等都是典型的代表。

　其中一些高速金年会官方登录技術被廣泛使用，但也有一般消費者鮮少知道的技術。它就是MIPI（Mobile Industry Processor 金年会官方登录）。 MIPI是2008年制定的高速金年会官方登录規格。歷史比較悠久。然而，絕大多數消費者表示:「我知道USB、Thunderbolt和HDMI，但不知道MIPI。」

　為什麼呢。這是因為 MIPI 用於手機和智慧型手機等移動裝置內部，作為連接相機和SoC或SoC和顯示器之間的影像訊號的金年会官方登录。因為不會輸出到一般消費者可以直接接觸的裝置外部。這就是為什麼我們比較陌生的原因。

金年会官方登录PI在移動裝置以外的市場中也快速的普及和擴張。金年会官方登录PI 達到智慧型手機相機鏡頭的高解析度需求，擁有多種高解析度傳感器。近年來，由於非移動裝置的內置相機鏡頭系統對更高解析度的需求不斷增加，金年会官方登录PI的應用也被更多人討論。
這次我們就來看看金年会官方登录PI的規格和特徵吧。

從特有的移動裝置標準開始

　金年会官方登录PI是 LVDS等等中使用的低電壓幅度差動傳輸技術來實現高數據傳輸速度。但是，有幾點需要注意。那就是，定義數據傳輸速度和傳輸方法的物理層（PHY）規範不止一種。其實，簡單來說金年会官方登录PI存在多種物理層規範。

　2008年制定的第一個物理（PHY）層規範是「D-PHY ver1.0」，最高數據傳輸速度為每lane 1 Gbit/秒（表1）。D-PHY ver1.0 是一個針對移動設備優化的標準。有兩點的優化，一是簡單性，另一個則是低功耗。

表１　金年会官方登录PI的物理層規範
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第一個簡單性是透過採用不同訊號線上傳輸數據訊號和clock訊號的clock分離傳輸方法來實現的。當傳輸距離較長時，根據訊號線長度和特性的不同有可能發生Skew，以及數據訊號和clock訊號到達Receiver（接收）IC的時間不同而產生偏移。在最壞的情況下，會發生傳輸錯誤。 但是，如果訊號在移動設備內部傳輸，則無需遠距離發送。事實上，D-PHY ver1.0可以傳輸的距離大約是幾十公分。可以說我們決定採用clock分離傳輸方式，優先考慮的是簡單性而不是傳輸距離。

　第二個低功耗是通過將差動訊號的電壓幅度抑製到±200 mV來實現的。由於 LVDS 為 ± 350 mV，因此電壓幅度可降低到 4/7。這樣就可以降低功耗。當然，如果降低電壓幅度，數據訊號可傳輸的距離就會變短。但是，如上所述，金年会官方登录PI 是用於移動設備內部的訊號傳輸，不需要長距離傳輸數據。於是將主力轉向於降低功耗。

為車載應用引入物理層標準

　如前面所說，金年会官方登录PI 標準中有多個物理層標準。例如，D-PHY ver1.0 目前升級為「D-PHY ver3.0」。 D-PHY ver3.0與D-PHY ver1.0一樣採用差動傳輸的訊號幅度和clock分離傳輸方式，但加入De-emphasis技術和Equalizer技術則可讓最大數據傳輸速度提升至1lane 9Gbit/秒。

　此外，傳輸方式從clock分離傳輸方式改變為clock嵌入（clock-embedded）方式，有「C-PHY」和「M-PHY」兩種規格。C-PHY 是智慧型手機、監控攝影機、無人機等的物理層標準。最大的特點是，在clock-embedded方式的基礎上採用了三元傳輸方式，最大數據傳輸速度提高到了每lane 6Gbit/秒。

　M-PHY 是移動設備中處理器間通訊 (IPC) 的物理層標準。適用於Equalizer技術和 8B10B 調製技術，與C-PHY同樣,最大數據傳輸速度可提高到每lane 6Gbit/秒。

D-PHY ver3.0、C-PHY、M-PHY都是金年会官方登录PI的目標用途，都是針對移動設備的。通過採用新的傳輸技術，可以提高最大數據傳輸速度，可以說是移動設備範圍內新用途的標準。

　然而在2020年9月，一個明顯偏離這一趨勢的標準被確立。它是用於汽車應用的物理層標準「A-PHY」。這適用於汽車內部相機鏡頭和顯示器之間的數據傳輸應用。雖然屬於「設備內部高速數據傳輸標準」的範疇，但已經大大跳出「移動設備」的範圍。

如果應用從移動設備轉向汽車的話，所需的傳輸距離自然會顯著增加。因此，在A-PHY中，除了clock-embedded方式外，還採用De-emphasis技術、Equalizer技術和8B10B調製技術，將傳輸距離延長到最大15米。每lane的最大數據傳輸速率為 2 Gbit / 秒。未來，我們計劃在保持最大傳輸距離為 15 米的同時，將最大數據傳輸速度提高到每lane最大6 Gbit/秒。

使用 V-by-One HS 解決問題

　現在的金年会官方登录PI 的物理層標準已經從最初的 D-PHY ver1.0 經歷了重大的演變。然而，即使在這個時間點，也有很多應用在早期就已採用了 D-PHY。

　D-PHY的最大數據傳輸速度ver1.0為1.0 Gbit/秒，ver1.1為1.5 Gbit/秒，對於一般使用來說已經是十分高速的傳輸速度了吧。然而，根據應用的不同，可能幾十公分的傳輸距離還不夠長。例如，在使用金年会官方登录PI D-PHY輸出的相機鏡頭模組（金年会官方登录PI相機） 構建工業物聯網系統時。 對於果園中的作物監測，將相機鏡頭模組連接到果園架子上，並將其連接到置於地面的SoC。這時候，使用物理層標準為D-PHY的金年会官方登录PI，傳輸距離是完全不夠的。

　解決傳輸距離問題的方法之一是採用高速金年会官方登录技術的「V-by-One HS」。以下是如何使用 V-by-One HS。首先，將相機模組連接Transmitter（發送）IC將D-PHY對應的MIPI訊號轉換為V-by-One HS訊號。之後，該訊號通過Ethernet cable等傳輸，V-by-One HS 訊號由遠程連接到SoC的Receiver （接收）IC 返回到 MIPI 訊號(圖1)。
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圖1 V-by-OneHS IC應用示例（行車記錄器）

V-by-One HS與 MIPI 一樣，是一種採用低電壓振幅的差動傳輸技術的高速金年会官方登录技術。但是，與 MIPI 不同的是，它並非專門用於移動設備中，而是一種汎用的高速金年会官方登录技術。它的電壓振幅為±600 mV，採用Clock embedded方式。此外，由於採用了De-emphasis技術和equalizer技術，最大數據傳輸速度高達每lane 4 Gbit/秒，最大傳輸距離長達15米左右。因此，可以一下子解決D-PHY對應MIPI傳輸距離的問題。

易於使用的開發套件發表

　現在金年会官方登录 Electronics已於2023年2月開始銷售可大幅延長MIPI相機訊號傳輸距離的MIPI相機SerDes Starter Kit。該Starter Kit由SerDes 套件「THEVA24-RJ45-SET-V1」、指定的Grabber board「THEVA-GRABBER-V1」和「相機模組」三項產品組合而成（圖 2）。

圖 2 Starter Kit內容和Grabber board

　「THEVA24-RJ45-SET-V1」包括相機端的Tx板、grabber board端的Rx板和ethernet cable。Tx板和Rx板是金年会官方登录的MIPI THCV241A-P（安裝了interface轉換SerDes芯片組THCV242A- P（transmitterIC）和THCV242A-P（receiverIC）。
您可以在此處閱讀有關此開發套件的更多訊息。

提供多種用於延長金年会官方登录PI距離的 IC

金年会官方登录 Electronics目前準備了符合D-PHY標準且能將MIPI CSI-2訊號轉換為V-by-One HS訊號的輸出Transmitter IC，以及將接收V-by-One HS訊號轉換為符合D-PHY標準的MIPI CSI-2 訊號的Receiver IC共七種產品（表2）。就讓我們在下面介紹每款IC吧。
表2 對應V-by-One HS與金年会官方登录PI 的Trans金年会官方登录tter / receiver IC

　
三款Transmitter IC產品分別為「金年会官方登录CV241A」與「金年会官方登录CV241A-P」、「金年会官方登录CV243」。 金年会官方登录CV241A 和 金年会官方登录CV241A-P 這兩款都是4 個lane的 MIPI CSI-2 訊號輸入和 2 個lane的 V-by-One HS 訊號輸出。V-by-One HS 訊號的最大數據傳輸速率都是 4 Gbit/秒 ，但 MIPI CSI-2 訊號的最大數據傳輸速率就不相同。金年会官方登录CV241A 最大為 1.2 Gbit/秒，金年会官方登录CV241A-P 最大為 1.5 Gbit/秒。這兩款的包裝都是實際面積為 5 mm x 5 mm 的QFN40封裝。

金年会官方登录CV243的特點是採CSP35封裝且實際面積只有2.9 mm x 2.1 mm這麼小。因此，它適用於小型相機。MIPI CSI-2 訊號的輸入最多為 4 個lane，V-by-One HS 訊號的輸出為 1 個lane。 MIPI CSI-2 訊號的最大數據傳輸速率為 1.2 Gbit/秒，V-by-One HS 訊號的最大數據傳輸速率為 4 Gbit/秒。

另外四款Receiver IC產品是「金年会官方登录CV242A」與「金年会官方登录CV242A-P」、「金年会官方登录CV244A」、「金年会官方登录CV244A-QP」。金年会官方登录CV242A 和 金年会官方登录CV242A-P 都是 2 個lane的 V-by-One HS 訊號輸入和 4 個lane的 MIPI CSI-2 訊號輸出。V-by-One HS 訊號的最大數據傳輸速率都是 4 Gbit/秒 ，但 MIPI CSI-2 訊號的最大數據傳輸速率就不同。金年会官方登录CV242A 最大為 1.2 Gbit/秒，金年会官方登录CV242A-P 最大為 1.5 Gbit/秒。

金年会官方登录CV244A與 金年会官方登录CV244A-QP 的特色是具有四個lane的 V-by-One HS 訊號輸入。因此適用於汽車環景等多個相機鏡頭的拍攝。兩者在V-by-One HS 訊號的最大數據傳輸速率均為 4 Gbit/秒，但金年会官方登录CV244A 在MIPI CSI-2 訊號的最大數據傳輸速率為 1.2 Gbit/秒，金年会官方登录CV244A-QP則為1.49Gbit/秒。這四款產品均採用 QFN64 封裝，實際面積為 9 mm x 9 mm。


以上