移動互連網裝置的MIPI顯示標準

來源：http://www.21ic.com/app/ce/200906/44116.htm

當移動互連網裝置變得日益流行時，越來越多的廠商競相設計最新和最時尚的產品。低功耗總是手持功能最關心的事情，這包括它們顯示組件的功耗。根據市場調查公司iSuppli的調查結果，Intel提供的用於這些裝置的處理器佔據了市場的半壁江山。為了取代傳統、過時的RGB並行匯流排，Intel在最近發布的Moorestown處理器中使用了LVDS和MIPI DSI匯流排介面。

MIPI DSI是面向移動手持功能的最新顯示標準。通過配置可伸縮的資料通道，該介面可以實現3Gb/s的資料轉送速率，它使用低壓擺幅差分訊號，而且有非常低的輸出訊號電平。ECC和CRC校正和也被嵌在資料報文中，以允許接收端執行錯誤校正和恢複。

應用正在發展
在過去的幾年中，當MIPI DSI和DCS標準逐漸成熟時，顯示器製造商就開始在自己的產品中遵循這些標準。由於混合訊號設計的複雜性，以及市場需求量上升的不確定性，移動互連網裝置製造商僅能夠獲得少數整合了MIPI介面的顯示器。最初，大多數顯示器製造商在生產整合MIPI功能的顯示器之前，首選新舊標準橋接的方案，這可以將高速串列介面轉換為傳統並行RGB介面，以此來試探市場的反應。

1所示，MIPI支援以下兩種顯示標準。

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RGB介面相似，主機需要持續重新整理顯示器。由於不使用專用的資料訊號傳輸同步資訊，控制訊號和RGB資料是以報文的形式通過MIPI匯流排傳輸的。因為主機需要定期重新整理顯示器，顯示器就不需要幀緩衝器。

2 DCS命令模式
MIPI匯流排控制器使用顯示命令報文來向顯示器發送像素資料流。顯示器應該有一個全幀長的幀緩衝器來儲存所有的像素資料。一旦資料被放在顯示器的幀緩衝器中，定時控制器就從幀緩衝器中取出資料，並自動把它們顯示在螢幕上。MIPI匯流排控制器不需要定期重新整理顯示器。

兩種模式的優缺點
在成本和功耗方面，每個工作模式都有優點和缺點。視頻模式顯示架構無須幀緩衝器。然而，主機定期以高速模式發送DSI視頻報文卻消耗了大量的平均能量。

在理想情況，當顯示內容不改變時（或不經常改變時），顯示系統的中央處理器就應該切換到低功耗模式，而處理器和顯示器之間的鏈路會在需要的時候啟用。由於主機定期重新整理的需要，部分中央處理器和儲存空間介面也需要保持啟用狀態，這可以使系統不會達到最好的功率預算。

另一方面，命令模式顯示架構允許顯示器直接對整個幀緩衝器進行自重新整理。然而，在顯示器中整合全幀長幀緩衝器總是需要成本的，特別是今天的大多數使用者所需求的高解析度顯示器。這就要求介面晶片有更大的管芯尺寸。顯示器製造商也不得不為每種顯示解析度提供具有特定容量幀緩衝器的顯示控制器。

對於視頻模式和命令模式顯示架構，通常都需要對顯示控制器的寄存器編程來設定相應的顯示解析度、外觀比率和工作模式。MIPI並不定義任何標準協議來訪問這些內部寄存器，因此，不同的顯示器製造商可以定製自己專用的命令集。

為了擺脫不同製造商專用顯示命令之間的衝突，有些製造商更願意讓顯示器能夠自己進行初始化，以使顯示器不需要MIPI主機控制器的配置就可以正常工作。在這種情況下，顯示器通常有一個儲存顯示參數的PROM儲存空間。這是非常方便的，但PROM也佔據了比較大的儲存空間空間。

設計考慮的主要因素
為了取得最好的系統利用率，裝置製造商也需要考慮以下幾個因素。

● 應該在顯示器內部整合轉換效率高的LDO電源轉換器，並且只給顯示系統輸入一種外部電源電壓。

● 對於通過內部PLL產生的時鐘，通常需要外部輸入參考時鐘。該參考時鐘的頻率從32kHz到幾兆赫茲。D-PHY是幾種MIPI介面標準將支援的可伸縮、低功耗、高速物理層標準。有些D-PHY時序參數中也需要一個參考時鐘作為訊號基準。結合參考時鐘的使用，十幾兆赫茲範圍的頻率是很常用的。通常，一個內部振蕩器會產生一個非常低頻率的時鐘作為參考時鐘反饋給PLL，並通過倍頻產生顯示控制器D-PHY邏輯所需要的頻率。