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你會忘記帶錢，你會忘記帶鑰匙，但一定不會忘記帶手機。
手機，已經(jīng)是我們的另一半，已經(jīng)成了生活中不可或缺的一部分；而在手機SoC架構(gòu)中，MIPI接口作為關(guān)鍵性互聯(lián)橋梁，承擔起了連接CPU、Camera、LCD、基帶等關(guān)鍵組件的重任，確保數(shù)據(jù)能夠準確、快速、可靠地傳輸。
MIPI，即移動產(chǎn)業(yè)處理器接口（Mobile Industry Processor Interface），是由MIPI聯(lián)盟（ARM、Nokia、ST和TI等巨頭在2003年發(fā)起成立）發(fā)起，為移動應(yīng)用處理器制定的開放標準和規(guī)范，主要有如下優(yōu)勢：
- 提升了不同廠家之間的兼容性；
- 增加了產(chǎn)品設(shè)計的靈活性；
- 減少了設(shè)備總線的復雜度；
- 更高的帶寬，更低的功耗
MIPI，也有很多協(xié)議，按照不同的應(yīng)用劃分，主要有如下：
- Camera采集：MIPI CSI-1、MIPI CSI-2
- LCD顯示：MIPI DSI-1、MIPI DSI-2
- 物理層協(xié)議：MIPI D-PHY、MIPI C-PHY、MIPI A-PHY等
- 其他：MIPI I3C、MIPI UniPro等
本文主要關(guān)注物理層協(xié)議，以及相關(guān)FPGA方案的選型。
針對CMOS傳感器，主流的通信接口有DVP、LVDS、MIPI D-PHY、MIPI C-PHY、SLVS-EC等。在手機、平板等中高端應(yīng)用中，MIPI D-PHY與MIPI C-PHY最為廣泛（SLVS-EC FPGA方案后面再談）。
DPHY 憑借其較早的應(yīng)用和廣泛的市場認可度，在移動設(shè)備通信領(lǐng)域有著深厚的根基；而 CPHY 作為后起之秀，以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢（帶寬），逐漸在一些對帶寬要求苛刻的場景中嶄露頭角。
本文也主要針對MIPI D-PHY與MIPI C-PHY，進行協(xié)議對比，以及FPGA選項方案的分析。
備注：以下簡稱DPHY與CPHY。
如上圖所示，同樣以6線的MIPI D-PHY與MIPI C-PHY為例，帶寬對比如下：
這里同樣的走線，同樣的線速率，CPHY的帶寬是DPHY的2.28倍，足以見得3 phase帶來的優(yōu)勢，而DPHY只能0/1，狀態(tài)比較單一，如下所示：
DPHY比CPHY兼容性強，但CPHY相比DPHY快很多，各有千秋。翻閱了各個spec與文獻，我總結(jié)了DPHY與CPHY的差別：
- 發(fā)展：DPHY更久遠，普及性更強；
- 速率：CPHY的速率是DPHY的2.28倍；
- 功耗：CPHY會比 DPHY 高出 20%-50%；
- 電氣：DPHY的差分特性比CPHY更抗干擾性；
- 應(yīng)用：CPHY在高像素的Sensor/LCD優(yōu)勢更大（如5000萬、4K/8K）
綜上：DPHY 技術(shù)成熟、兼容性好、功耗較低；而 CPHY 則以其高速傳輸?shù)膬?yōu)勢，在高像素、高帶寬領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。
FPGA在圖像領(lǐng)域的應(yīng)用，Xilinx、Lattice、易靈思、高云的FPGA選型相對更為廣泛，那么針對MIPI D-PHY的應(yīng)用，以這幾家FPGA為例（其他家對MIPI的支持平平無奇），可選型號如下：
如上表，在DPHY應(yīng)用中，各家各有千秋：
1）Xilinx FPGA只有Ultrascale（+）系列支持MIPI（其他系列都是LVDS模擬的），并且價格還比較貴。
2）Lattice在MIPI上走的比較早，也很成熟，因此MIPI DPHY搶占了先機；
3）易靈思的DPHY，尤其是鈦金系列FPGA在圖像傳感器的應(yīng)用較為廣泛，在FPGA國產(chǎn)化中打開了僵局。
4）高云最新推出的22nm Arora-V 系列 FPGA，支持2.0-2.5Gbps 軟/硬核DHPY，并且集成了12.5Gbps Serdes，豐富了客戶的選型及應(yīng)用。
如果不考慮研發(fā)投入，以及解決方案的穩(wěn)定性，Lattice、易靈思、高云在DPHY上都不相上下，各有一定的應(yīng)用領(lǐng)域與專長，客戶可以根據(jù)專業(yè)成熟度，及供應(yīng)鏈優(yōu)勢去選擇支持DPHY的FPGA。
那么，接下來我們談?wù)劊河袥]有支持MIPI CPHY的FPGA！
除了又貴又買不起的Xilinx Zynq UltraScale FPGA支持CPHY，目前中低端FPGA中支持MIPI CPHY的，有且只有高云新推出的Arora-V系列。
大部人是用不起Zynq Ultrascale FPGA的，但所有人都用的起高云的Arora-V FPGA。全球唯一的支持C/D-PHY的FPGA解決方案，歷經(jīng)1年磨練，終于來了！?。?/p>
高云的Arora Ⅴ系列 FPGA ，是高云半導體晨熙家族第5代產(chǎn)品，內(nèi)部資源豐富，具有全新構(gòu)架且支持 AI 運算的高性能 DSP ，高速 LVDS 接口以及豐富的 BSRAM 存儲器資源，同時集成自主研發(fā)的 DDR3（1333Mbps）、MIPI DPHY（2.5Gbps），MIPI CPHY（5.75Gbps），支持多種協(xié)議的 12.5Gbps Serdes，提供多種管腳封裝形式，適用于低功耗、高性能及兼容性設(shè)計等應(yīng)用場合。
針對GW5AT-60 FPGA，奧唯思有幸成為高云獨家官方第三方合作伙伴。經(jīng)過了近半年的探索與突破，重復迭代了5版硬件，我們終于完成了所有的解決方案，鄭重的推出基于高云GW5AT-60 FPGA的圖像解決方案：
10幾年的FPGA圖像積累，奧唯思做的并不是FPGA硬件，而是在打造FPGA的靈魂。如下是新鮮出爐的高云Arora-V 60K圖像開發(fā)板：VF-G60K225
基于高云GW5AT-60 FPGA所有專用接口，以及豐富的邏輯資源，我們將FPGA的功能與性能榨干到極限，并且提供完整的FPGA圖像解決方案，讓客戶可以快速上手，進行自己二次開發(fā)。如下所示，是高云GW5AT-60 FPGA的特性參數(shù)：
高云跨出這一步，確實帶有前瞻性，并且挑戰(zhàn)很大（FPGA解決方案生態(tài)）。
目前帶MIPI CPHY的FPGA，除了Xilinx高端系列外，絕無僅有。采用Xilinx中低端單端LVDS模擬CPHY，手寫控制器投入大，且穩(wěn)定性堪憂。
那么，作為全球唯一帶MIPI CPHY的FPGA，我們終于驚艷的將Sensor做到了5000萬級別，打破了原來的帶寬限制，如下Vivo X27 pro后置主攝：Sony IMX586。
Sony的IMX586傳感器將大幅提升智能手機圖像拍攝的清晰度，其4800萬的有效像素超過了華為P20 Pro的4000萬像素和諾基亞 Lumia 1020的4100萬像素，如下示意圖所示：
如下框圖所示，為基于奧唯思VF-G60K225 FPGA圖像開發(fā)板，方案通過4800萬像素的，MIPI CPHY接口的傳感器IMX586，圖像采集緩存于DDR3后，最終通過HDMI接口在顯示器上顯示。
由于篇幅的限制，下一篇文章中再詳細介紹：基于GW5AT-60 FPGA的圖像開發(fā)板，以及我們開發(fā)的完整的圖像接口Demo。
走在吃螃蟹的路上，我們畢其功于一役，努力完善基于高云Arora-V 60K FPGA的解決方案，完善MIPI C-PHY FPGA的生態(tài)。
VF_G60K225 FPGA開發(fā)板目前已經(jīng)量產(chǎn)完畢。
