常见视频高速接口分析MIPI，LVDS，RGB，HDMI

一、RGB接口（1）接口定义RGB颜色是工业界的一种颜色标准，是通过对红®、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。（2）接口类型a. Parallel RGBb. Serial RGB（3）接口特点a. 接口一般为3.3V电平b. 需要同步

Hali_Botebie

18327人浏览 · 2021-12-23 08:30:35

Hali_Botebie · 2021-12-23 08:30:35 发布

一、RGB接口

（1）接口定义

RGB颜色是工业界的一种颜色标准，是通过对红®、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。

（2）接口类型

     a. Parallel RGB
     b. Serial RGB

（3）接口特点

     a. 接口一般为3.3V电平
     b. 需要同步信号
     c. 需时刻刷新图像数据
     d. 需配置适当的timing

二、LVDS接口

（1）接口定义

LVDS，即Low Voltage Differential Signaling，是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。

LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅（约350mV）在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。

（2）接口类型

两种典型的LVDS数传接口：GMSL和FPD Link，这两种接口在汽车视频传输方面的应用是比较广泛的，尤其是Camera和处理器之间的链路，通过STP或者同轴电缆能使整个链路达到15m。

1、FPD Link
Flat Panel Display Link(FPD Link)最早是National Semi提出来的一种处理器和LCD Panels之间的高速数字接口，目前已经发展到FPD Link III了。

第一代的FPD Link可以参见NS的AN1032中的介绍
第二代FPD Link II可以参见TI的AN1087中的介绍
第三代FPD Link III

2、GMSL

Gigabit Multimedia Serial Links (GMSL)是Maxim公司推出的一种高速串行接口，适用于视频、音频和控制信号的传输，使用50Ω同轴电缆或100Ω屏蔽双绞线(STP)电缆时的距离可达15m或更长。

常用的支持FPD Link的摄像头有Leopard Imaging公司的TI FPD-Link III系列。
支持GMSL的摄像头有Leopard Imaging公司的Maxim GMSL/GMSL2系列。
除此之外还有D3 Engineering、Appro Photoelectron Inc.、舜宇等厂家也有类似的Camera Module。

除此之外还有日本THine Electronics, Inc.提出的V-by-One HS等LVDS接口，Appro Photoelectron Inc.就有相应的产品。

三、MIPI接口

（1）MIPI定义

MIPI联盟定义了一套接口标准，把移动设备内部的接口如摄像头、显示屏、基带、射频接口等标准化，从而增加设计灵活性，同时降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。

（2）MIPI特点

     a. 高速：1Gbps/Lane，4Gbps吞吐量
     b. 低功耗：200mV差分摆幅，200mv共模电压
     c. 噪声抑制
     d. 更少的pin，PCB layout更方便

(3) 子标准MIPI CSI 与 DPI
MIPI CSI和DPI是MIPI标准的一种，因为MIPI在移动领域应用范围太广了，各种外围设备都可以用它来传输信息，所以，MIPI联盟给不同的外设接口定义了版本名，CSI是for Camera的，DPI是for Display的。而且这些标准不单包括物理层的时序定义，还包括上层的传输协议/数据处理协议和应用层协议。

MIPI是一个比较新的标准，其规范也在不断修改和改进，目前比较成熟的接口应用有DSI（显示接口）和CSI（摄像头接口）。CSI/DSI分别是指其承载的是针对Camera或Display应用，都有复杂的协议结构。

（4）MIPI-DSI模式
a. Command Mode
对应于并行接口的MIPI-DBI-2，带有Frame Buffer，刷屏基于DCS的Command集的方式，类似于CPU屏。

b. Video Mode
对应于并行接口的MIPI-DPI-2，刷屏基于时序控制，类似于RGB同步屏

（5） MIPI-CSI

CSI（Camera Serial Interface）是由MIPI联盟下Camera工作组指定的接口标准。CSI-2是MIPI CSI第二版，主要由应用层、协议层、物理层组成，最大支持4通道数据传输、单线传输速度高达1Gb/s。

MIPI CSI2的分层方法有好几种，根据MIPI联盟的规范，CSI2可分为5层，分别为：应用层、组包/解包层、底层协议层（Low Level Protocol）、通道管理层和物理层

在这里插入图片描述

详细的来说，链路的工作顺序如下：

1、首先原始的图像数据会在应用层做相应的图像处理，包括白平衡、噪声去除、色彩还原等。

2、处理过后的数据进入组包层做数据分割和重组，再传给协议层。

3、协议层根据数据类型产生包头，根据数据内容产生构成包尾的校验序列，之后将包头、数据本身、包尾组合起来发送给通道管理模块。
通道管理模块按照通道的选通情况，合理分配数据到每个通道，之后数据经过数模转换进入物理层传输，接收端在收到物理层的数据后，再按照之前的逆序解包出原始的图像数据。

MIPI CSI2的物理连接

除地线外，MIPI CSI2一般会有1对I2C通信引脚，1对MIPI差分时钟引脚和1~4对MIPI差分数据信号引脚，如图所示。

在这里插入图片描述

MIPI CSI2的工作模式

D-PHY有两种传输模式：
(1) HS 高速传输模式，用于传输突发数据，同步传输，信号为差分信号，电平范围为100mv-300mv，传输速度范围是80-1000Mbps。在该模式下传输时，当差分线正端收到 1.2V 信号，负端收到 0V信号时，这时接收端识别为 1。反之为0。
(2) LP 低功耗模式，用于传输控制指令，异步传输，信号线为单端，电平范围是0-1.2v，没有用时钟线，时钟是通过两个数据线异或而来的，速度只有10Mbps。在该模式下传输时，当正端接收到300m V，负端接收到100m V 时接收端识别为1.反之则识别为0.

在这里插入图片描述

四、HDMI接口

（1）接口定义
a. High-Definition Multimedia Interface
b. 数字接口，同时传输视频和音频
c. 传输非压缩视频数据和压缩/非压缩的数字音频数据

（3）HDMI特点
a. TMDS
Transition Minimized Differential Signal
8bit~10bit直流平衡编码
每个时钟周期传输10bit数据

     b. EDID and DDC
         实现设备间只能连接
     c. Transfer Video and Audio
         更低成本、连接更方便
     d. HDCP
         High-Bandwidth Digital Content Protection

总结：