聚焦MIPI 系列之四：一文盘点D-PHY/C-PHY/M-PHY之架构与测试解决方案

移动行业处理器接口（MIPI）作为智能手机、平板电脑等移动设备设计的核心，其标准化的接口协议对提升设备性能至关重要。MIPI联盟定义了多种内部接口标准，包括摄像头接口CSI、显示接口DSI等，它们在5G设备、车联网和物联网中扮演着关键角色。本文将深入探讨MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY的架构特点，并盘点相应的测试解决方案。

# 01

MIPI D-PHY架构与测试方案

D-PHY架构特点

MIPI D-PHY采用1对源同步差分时钟和1~4对差分数据线进行数据传输，数据传输采用 DDR 方式，即在时钟的上下边沿都有数据传输。

图：D-PHY 结构框图

通道支持高速（HS）和低功耗（LP）两种工作模式。HS模式以低压差分信号传输高数据速率，而LP模式则以单端信号实现低功耗。HS 模式下采用低压差分信号，功耗较大，但是可以传输很高的数据速率（数据速率为 80M～4.5Gbps），支持 100mV 到 300mV 的电压范围；LP 模式下采用单端信号，数据速率很低（<10Mbps），但是相应的功耗也很低，支持0V到1.2V信号电平。两种模式的结合保证了 MIPI总线在需要传输大量数据（如图像）时可以高速传输，而在不需要大数据量传输时又能够减少功耗。下图是 HS 和 LP 模式下的信号电平示意图。

图 ：MIPI D-PHY 时序

D-PHY测试解决方案

MIPI D-PHY 的信号复杂，要保证接口信号和协议的一致性需要很复杂的测试。为了提高测试的效率，是德科技针对 MIPI D-PHY 提供全套的自动化解决方案，根据 MIPI D-PHY 各版本的速率及规格参数需要选择合适带宽的示波器，按照MIPI协会的要求，针对不同速率的MIPI版本示波器带宽如下。

测试中推荐采用 4 支探头分别连接 clk+/clk- 和 data+/data- 信号进行测试，对于有多条数据通道的情况，可以每条通道分别测试。MIPI 模组或芯片的测试可以根据MIPI 协会推荐的方法设计评估板 TVB（Test Vehicle Board）把信号输出转换成标准的 SMA 接口输出， 并结合协会提供的 RTB（Reference Termination Board）进行信号测试。RTB 板提供标准的匹配切换以及不同的线路容性的选择。

# 02

MIPI C-PHY架构与测试方案

C-PHY架构特点

C-PHY不同于传统差分信号线，它采用三根信号线之间的差分作为信号判断，实现更高带宽的数据传输，不传输单独的时钟信号，而是通过CDR恢复时钟。三根线在同一时刻的状态一定不同，因此其有六个不同的状态。协议中使用 +x，- x, +y，-y, +z，-z 代表。显然的，实现嵌入时钟的目的是为了增加带宽，肯定会涉及到编码，物理层的结构必然是完全不同，单从线路上看，C-PHY 是一个 A/B/C 三线系统。
 

图 ：MIPI C-PHY 结构框图

MIPI C-PHY 不传输单独的时钟，必须 CDR 先恢复时钟，然后再用恢复的时钟采样数据并寻找同步头，最后还需要进行数据解码恢复出最初的发送的内容（发送端的过程相反）。

C-PHY 物理链路（A/B/C 线）上传输的是不同的电平，通过 A-B，B-C， C-A 的电平运算，恢复出 +x，-x，+y，-y，+z，-z 六种不同的线态，通过前后线态的旋转方向，相位和极性恢复出编码符号，再通过 连续 7 组符号解码出 16bit 的数据。

C-PHY测试解决方案

针对C-PHY的测试，推荐使用高性能示波器和探头系统，结合高级信号完整性分析软件和C-PHY一致性分析软件，实现快速而轻松的验证和调试。借助用于 Infiniium 示波器的 MIPI C-PHY 一致性测试软件，可以快速而轻松地验证和调试 C-PHY 数据链路。

# 03

MIPI M-PHY架构与测试方案

M-PHY架构特点
 

MIPI M-PHY 专为需要快速通信通道以实现高分辨率图像，高视频帧速率和大型显示器或存储器的数据密集型应用而设计。它是一种多功能 PHY，为工程师提供配置选择和跨行业平台开发的能力， 以有效地解决多个市场。它可以互连智能手机，可穿戴设备，个人电脑甚至大型系统（如汽车）中的组件。

它提供两种传输模式，具有不同的比特信号和时钟方案，旨在用于不同的带宽范围，以在更广泛的数据速率范围内实现更好的功效。可达到的峰值传输速率在一个通道上为 11.6 Gbps，在四个通道上为 46.4 Gbps。每个通道的高带宽可以减少所需的通道数量。此功能对于可穿戴设备和智能手机以及需要在机械铰链内安装互连的笔记本电脑尤其实用。

图 ：M-PHY 的通道结构

M-PHY测试解决方案

M-PHY的测试配置包括高性能示波器、探头系统、高级抖动噪声分析软件和M-PHY一致性分析软件，支持CSI-3, DigRF, LLI, USB 3.0,SSIC, UFS, 和UniPro协议解码。

结语

MIPI D-PHY、C-PHY和M-PHY作为移动设备内部通信的关键技术，其架构特点和测试解决方案对确保设备性能至关重要。是德科技提供的测试工具和软件，能够帮助工程师高效、准确地完成MIPI接口的测试和验证，加速产品上市进程。通过深入理解这些接口的架构和测试方法，移动设备制造商能够设计出性能更优、可靠性更高的产品，满足市场和消费者的需求。

审核编辑 黄宇