MIPI传输Lane数和sensor分辨率、帧率的关系

MIPI传输Lane数和sensor分辨率、帧率的关系

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/zhangtongxun95/article/details/139327401

MIPI传输Lane数的合理配置对于确保图像传感器数据的稳定传输至关重要。本文将从技术角度详细解析MIPI传输Lane数与sensor分辨率、帧率之间的关系，并探讨在实际应用中选择Lane数量时需要考虑的关键因素。

MIPI传输的基本原理

在讨论MIPI传输Lane数与sensor分辨率、帧率的关系之前，我们首先需要了解MIPI传输的基本原理。MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是一种广泛应用于移动设备的串行通信接口标准，主要用于连接图像传感器（sensor）和系统级芯片（SoC）。

MIPI传输的核心参数包括：

• Lane数：即传输通道的数量
• Mipi速率：每条Lane的传输速率

数据量计算公式

在配置MIPI传输时，需要确保sensor产生的数据量在MIPI传输能力范围内。具体计算公式如下：

sensor总数据量 * (1+20%) < Lane数 * Mipi速率

其中，sensor总数据量的计算公式为：

sensor总数据量 = sensor有效像素 * 色彩深度（raw位数） * 帧率

实例分析

以下图为例，假设需要传输166帧1080P（1920*1080分辨率）10bit的数据：

计算过程如下：

1. sensor有效像素 = 1920 * 1080
2. 色彩深度 = 10bit
3. 帧率 = 166fps

因此，sensor总数据量为：

1920 * 1080 * 10 * 166 * 1.2 = 4.13 Gbps

假设MIPI的传输速率为1.2Gbps，根据上述公式，可以计算出所需的最小Lane数为4。

关键参数解释

总数据量*1.2的解释

1. 降额设计：留20%的余量，确保系统在高负载下仍能稳定运行。
2. 协议开销：MIPI协议除了传输帧数据外，还需要传输帧头、帧尾和控制信号等额外信息，因此实际配置时需要预留一定余地。
3. blanking时间：视频传输中存在水平消隐期（horizontal blanking）和垂直消隐期（vertical blanking），这些也需要在计算MIPI速率时予以考虑。

Lane数量选择考量

1. 带宽需求：高分辨率或高帧率的视频传输需要更大的带宽，因此可能需要更多的Lanes。
2. 信号完整性：多条Lane可以通过降低每条Lane上的时钟频率来减少信号完整性问题。
3. 功耗考量：增加Lane数量会增加功耗，但较低的时钟频率可能有助于降低每条Lane的功耗。
4. 成本与设计：增加Lane数量会增加设计复杂性和成本，需要考虑PCB布线和终端设备的设计空间。
5. 兼容性问题：发送器和接收器之间存在不匹配的Lane数量时，可能需要通过CCI进行重配置。
6. 数据传输效率：有效数据的总字节数不是Lane数量的整数倍时，可能会导致某些Lane提前完成传输并发送EoT。
7. 编码与解码：MIPI规范没有要求特定的线路编码方式，数据的序列化和反序列化由PHY层处理。
8. 传输速率限制：MIPI CSI的最高传输速率为2.5Gbps/lane，某些低版本为1.5Gbps/lane。

总结

MIPI传输时并非Lane越多越好，而是应根据具体的应用需求和设计考量来选择恰当的Lane数量。适当的Lane数量可以在满足性能要求的同时，避免不必要的功耗和成本增加。