【应用】基于智多晶2000系列FPGA的MIPI接口解决方案
MIPI适用于串行显示接口（DSI）和串行摄像头接口（CSI），实现主处理器与显示器件交互或者实现主处理器与摄像头交互。目前显示器和摄像头都在朝着高分辨率高帧率的方向发展，随着分辨率和帧率的提升，数据率也显著提升，传统的接口已经不能满足需求。目前MIPI 4.0标准支持12Gbps数据率，能够支持到4K画质视频传输，常规的2K图像需要3Gbps的传输速率，即MIPI的每个lane是750Mbps的数据率，智多晶的2000系列FPGA的LVDS的IO速率理论最高可以达到1.2Gbps，搭配外部分压电阻网络可以实现MIPI接口，满足2K图像的传输，能够使用于大多数场合。
常规的MIPI接口实现是使用MIPI协议专用的PHY芯片，使用外部PHY芯片会增大PCB面积，也会提高成本。使用智多晶2000系列FPGA单片实现视频处理和MIPI接口，能够显著提高产品的竞争力。下文将介绍2000系列FPGA单片如何实现MIPI接口。
图1 智多晶MIPI实现框图
图2 接收通道
图2，MIPI D-PHY RX使用一对源同步时钟和四对差分数据线进行数据传输。每个时钟和数据通道均可实现低速及高速模式功能，其中高速模式是通过LVDS25差分IO来接收高速数据，在低速模式下可通过LVCMOS12收发数据。在D-PHY RX模块中Aligner由两个辅助模块组成，第一模块为字节对齐来自解串器的8位数据，第二模块将每个数据通道彼此对齐。IDDR×4B可直接得出4分频时钟和8位数据总线。IO_Controller控制HS数据传输终止命令以及发送设备和FPGA之间LP数据的方向。
图3 MIPI发送通道
图3，MIPI D-PHY TX使用一对源同步时钟和四对差分数据线进行数据传输。每个时钟和数据通道均可实现低速及高速模式功能，其中高速模式是通过LVDS25差分IO来发送高速数据，在低速模式下可通过LVCMOS12收发数据。在D-PHY TX模块中LP Mode用于在低速模式下对显示器进行配置初始化。IO_Controller控制HS数据传输终止命令以及发送设备和FPGA之间LP数据的方向。
图4 分压网络
图4，分压网络是根据MIPI外设的电压摆幅决定分压电阻的值，可调整输出电压符合MIPI在LP和HS模式下的电压标准。
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