移动互连网设备的MIPI显示标准

当移动互连网设备变得日益流行时，越来越多的厂商竞相设计最新和最时尚的产品。低功耗总是手持设备最关心的事情，这包括它们显示部件的功耗。根据市场调查公司iSuppli的调查结果，Intel提供的用于这些设备的处理器占据了市场的半壁江山。为了取代传统、过时的RGB并行总线，Intel在最近发布的 Moorestown处理器中使用了LVDS和MIPI DSI总线接口。
　　
MIPI DSI是面向移动手持设备的最新显示标准。通过配置可伸缩的数据通道，该接口可以实现3Gb/s的数据传输速率，它使用低压摆幅差分信号，而且有非常低的输出信号电平。ECC和CRC校验和也被嵌在数据报文中，以允许接收端执行错误校正和恢复。
　　
应用正在发展
　　
在过去的几年中，当MIPI DSI和DCS标准逐渐成熟时，显示器制造商就开始在自己的产品中遵循这些标准。由于混合信号设计的复杂性，以及市场需求量上升的不确定性，移动互连网设备制造商仅能够获得少数集成了MIPI接口的显示器。最初，大多数显示器制造商在生产集成MIPI功能的显示器之前，首选新旧标准桥接的方案，这可以将高速串行接口转换为传统并行RGB接口，以此来试探市场的反应。
　　
如图1所示，MIPI支持以下两种显示标准。

图1 （a）MIPI视频模式工作框图（b）MIPI DCS命令模式框图
　　
1 DSI视频模式
　　
这种工作模式与传统RGB接口相似，主机需要持续刷新显示器。由于不使用专用的数据信号传输同步信息，控制信号和RGB数据是以报文的形式通过MIPI总线传输的。因为主机需要定期刷新显示器，显示器就不需要帧缓冲器。
　　
2 DCS命令模式
　　
MIPI总线控制器使用显示命令报文来向显示器发送像素数据流。显示器应该有一个全帧长的帧缓冲器来存储所有的像素数据。一旦数据被放在显示器的帧缓冲器中，定时控制器就从帧缓冲器中取出数据，并自动把它们显示在屏幕上。MIPI总线控制器不需要定期刷新显示器。
　　
两种模式的优缺点
　　
在成本和功耗方面，每个工作模式都有优点和缺点。视频模式显示架构无须帧缓冲器。然而，主机定期以高速模式发送DSI视频报文却消耗了大量的平均能量。
　　
在理想情况，当显示内容不改变时（或不经常改变时），显示系统的中央处理器就应该切换到低功耗模式，而处理器和显示器之间的链路会在需要的时候激活。由于主机定期刷新的需要，部分中央处理器和存储器接口也需要保持激活状态，这可以使系统不会达到最好的功率预算。
　　
另一方面，命令模式显示架构允许显示器直接对整个帧缓冲器进行自刷新。然而，在显示器中集成全帧长帧缓冲器总是需要成本的，特别是今天的大多数用户所需求的高分辨率显示器。这就要求接口芯片有更大的管芯尺寸。显示器制造商也不得不为每种显示分辨率提供具有特定容量帧缓冲器的显示控制器。
　　
对于视频模式和命令模式显示架构，通常都需要对显示控制器的寄存器编程来设置相应的显示分辨率、外观比率和工作模式。MIPI并不定义任何标准协议来访问这些内部寄存器，因此，不同的显示器制造商可以定制自己专用的命令集。
　　
为了摆脱不同制造商专用显示命令之间的冲突，有些制造商更愿意让显示器能够自己进行初始化，以使显示器不需要MIPI主机控制器的配置就可以正常工作。在这种情况下，显示器通常有一个存储显示参数的PROM存储器。这是非常方便的，但PROM也占据了比较大的存储器空间。
　　
设计考虑的主要因素
　　
为了取得最好的系统利用率，设备制造商也需要考虑以下几个因素。
　　
● 应该在显示器内部集成转换效率高的LDO电源转换器，并且只给显示系统输入一种外部电源电压。
　　
● 对于通过内部PLL产生的时钟，通常需要外部输入参考时钟。该参考时钟的频率从32kHz到几兆赫兹。D-PHY是几种MIPI接口标准将支持的可伸缩、低功耗、高速物理层标准。有些D-PHY时序参数中也需要一个参考时钟作为信号基准。结合参考时钟的使用，十几兆赫兹范围的频率是很常用的。通常，一个内部振荡器会产生一个非常低频率的时钟作为参考时钟反馈给PLL，并通过倍频产生显示控制器D-PHY逻辑所需要的频率。