Schermo LCD con interfaccia MIPI di piccole dimensioni, risposta rapida, design semplice

Con l'avvento dell'era globale del 5G e dell'intelligenza artificiale, le prestazioni dei chip CPU dei prodotti hardware sono state notevolmente migliorate e sono aumentati anche i requisiti per le interfacce degli schermi LCD. La domanda di interfacce di trasmissione MIPI ad alta velocità è in aumento. Gli schermi LCD delle interfacce MIPI sono sempre stati da 3,5 pollici o più. Per gli schermi ad alta risoluzione, non esistono sul mercato prodotti con interfaccia MIPI per schermi di piccole dimensioni inferiori a 3,5 pollici LCD. Dopo un lungo periodo di ricerca e sviluppo e maggiori investimenti, la nostra azienda ha lanciato una varietà di schermi LCD con interfaccia MIPI di piccole dimensioni, tra cui interfaccia MIPI da 2,0 pollici e interfaccia MIPI da 2,4 pollici, interfaccia MIPI da 2,8 pollici, MIPI da 3,0 pollici interfaccia, LCD con interfaccia MIPI da 3,2 pollici Lo schermo è realizzato in materiale IPS, che è molto superiore agli schermi LCD già pronti sul mercato in termini di effetto di visualizzazione, angolo di visione e velocità di trasmissione dei dati, in modo da soddisfare le esigenze di clienti per schermi LCD con interfaccia MIPI di piccole dimensioni. Questi due prodotti sono ora paragonabili ai clienti nazionali ed esteri nella fornitura di produzione di massa.
MIPI è specificamente progettato per applicazioni sensibili al consumo energetico che utilizzano oscillazioni del segnale di bassa ampiezza in modalità (trasferimento dati) ad alta velocità. La Figura 2 confronta l'oscillazione del segnale di MIPI con altre tecniche differenziali.
Poiché MIPI utilizza la trasmissione differenziale del segnale, il progetto deve essere rigorosamente progettato secondo le regole generali della progettazione differenziale. La chiave è ottenere l'adattamento dell'impedenza differenziale. Il protocollo MIPI stabilisce che il valore dell'impedenza differenziale della linea di trasmissione sia 80-125 ohm.
MIPI è specificamente progettato per applicazioni sensibili al consumo energetico che utilizzano oscillazioni del segnale di bassa ampiezza in modalità (trasferimento dati) ad alta velocità. La Figura 2 confronta l'oscillazione del segnale di MIPI con altre tecniche differenziali.
Poiché MIPI utilizza la trasmissione differenziale del segnale, il progetto deve essere rigorosamente progettato secondo le regole generali della progettazione differenziale. La chiave è ottenere l'adattamento dell'impedenza differenziale. Il protocollo MIPI stabilisce che il valore dell'impedenza differenziale della linea di trasmissione sia 80-125 ohm.

Figura 2: Confronto delle ampiezze del segnale per diverse tecniche popolari di oscillazione differenziale

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MIPI specifica una corsia di clock differenziale (corsia) e una corsia dati scalabile da 1 a 4, che può regolare la velocità dei dati in base alle esigenze del processore e delle periferiche. Inoltre, la specifica MIPI D-PHY fornisce solo l'intervallo di velocità dei dati e non specifica una velocità operativa specifica. In un'applicazione, le corsie dati disponibili e le velocità dati sono determinate dai dispositivi su entrambe le estremità dell'interfaccia. Tuttavia, il core IP MIPI D-PHY attualmente disponibile può fornire velocità di trasferimento fino a 1 Gbps per corsia dati, il che significa senza dubbio che MIPI è adatto per le applicazioni ad alte prestazioni attuali e future.
C'è un altro grande vantaggio nell'usare MIPI come interfaccia dati. MIPI è particolarmente adatto per i nuovi smartphone e progetti MID perché le architetture MIPI DSI e CSI-2 apportano flessibilità ai nuovi progetti e supportano funzionalità interessanti come display XGA e fotocamere superiori a 8 megapixel. Con le capacità di larghezza di banda offerte dai nuovi design dei processori abilitati MIPI, nuove funzionalità come display a doppio schermo ad alta risoluzione e/o doppie fotocamere possono ora essere prese in considerazione utilizzando un'unica interfaccia MIPI.
Nei progetti che incorporano queste funzionalità, gli switch analogici a larghezza di banda elevata progettati e ottimizzati per i segnali MIPI, come FSA642 di Fairchild Semiconductor, possono essere utilizzati per commutare tra più display o componenti della fotocamera. FSA642 è uno switch analogico SPDT (triplice differenziale unipolare a doppia corsa) a larghezza di banda elevata in grado di condividere una corsia di clock MIPI e due corsie di dati MIPI tra due dispositivi MIPI periferici. Tali interruttori possono fornire alcuni vantaggi aggiuntivi: isolamento dei segnali vaganti (stub) da dispositivi non selezionati e maggiore flessibilità di instradamento e posizionamento delle periferiche. Per garantire la corretta progettazione di questi switch fisici sul percorso di interconnessione MIPI, oltre alla larghezza di banda, è necessario considerare alcuni parametri chiave dello switch:

1. Fuori isolamento: per mantenere l'integrità del segnale del percorso clock/dati attivo, gli switch devono avere prestazioni efficienti fuori isolamento. Per segnali differenziali MIPI ad alta velocità di 200 mV con un disadattamento massimo di modo comune di 5 mV, l'isolamento tra i percorsi di commutazione deve essere di -30 dBm o migliore.

2. Differenza di ritardo differenziale: la differenza di ritardo (disallineamento) tra i segnali interni della coppia differenziale (la differenza di ritardo all'interno della coppia differenziale) e la differenza di ritardo tra i punti di incrocio differenziali dell'orologio e dei canali dati (la differenza di ritardo tra i canali ) deve essere ridotto a 50 ps o più Piccolo. Per questi parametri, le migliori prestazioni di ritardo differenziale del settore per questa classe di interruttori sono attualmente comprese tra 20 ps e 30 ps.

3. Impedenza dell'interruttore: la terza considerazione importante quando si seleziona un interruttore analogico è il compromesso tra le caratteristiche di impedenza della resistenza attiva (RON) e della capacità attiva (CON). Il collegamento MIPI D-PHY supporta sia le modalità di trasferimento dati a basso consumo che quelle ad alta velocità. Pertanto, il RON dell'interruttore dovrebbe essere scelto in modo equilibrato per ottimizzare le prestazioni delle modalità di lavoro miste. Idealmente, questo parametro dovrebbe essere impostato separatamente per ciascuna modalità operativa. Combinare il miglior RON per ciascuna modalità e mantenere basso il CON di commutazione è molto importante per mantenere la velocità di risposta del ricevitore. Come regola generale, mantenere CON al di sotto di 10 pF aiuterà a evitare il degrado (estensione) dei tempi di transizione del segnale attraverso l'interruttore in modalità ad alta velocità.

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Rispetto alla porta parallela, il modulo dell'interfaccia MIPI presenta i vantaggi di alta velocità, grande quantità di dati trasmessi, basso consumo energetico e buona anti-interferenza. È sempre più favorito dai clienti e sta crescendo rapidamente. Ad esempio, un modulo da 8 M con trasmissione sia MIPI che su porta parallela richiede almeno 11 linee di trasmissione e un clock di uscita fino a 96 M per ottenere un output full-pixel di 12 FPS; mentre l'utilizzo dell'interfaccia MIPI richiede solo 2. Il frame rate di 12FPS con pixel pieni può essere raggiunto con 6 linee di trasmissione nel canale e il consumo di corrente sarà di circa 20MA inferiore a quello della trasmissione su porta parallela. Poiché MIPI utilizza la trasmissione differenziale del segnale, il progetto deve essere rigorosamente progettato secondo le regole generali della progettazione differenziale. La chiave è ottenere l'adattamento dell'impedenza differenziale. Il protocollo MIPI stabilisce che il valore dell'impedenza differenziale della linea di trasmissione sia 80-125 ohm.
La figura sopra è un tipico stato di progettazione differenziale ideale. Per garantire l'impedenza differenziale, la larghezza e l'interlinea della linea devono essere selezionate attentamente in base alla simulazione del software; per sfruttare la linea differenziale, la coppia di linee differenziali dovrebbe essere strettamente accoppiata all'interno e la forma della linea dovrebbe essere simmetrica. Anche le posizioni dei fori di via devono essere disposte simmetricamente; le linee differenziali devono avere la stessa lunghezza per evitare ritardi di trasmissione che causano errori di bit; inoltre, è importante notare che per ottenere un accoppiamento stretto, non utilizzare il filo di terra al centro della coppia differenziale, e anche la definizione del PIN è la migliore. Evitare di posizionare cuscinetti di terra tra coppie differenziali (riferendosi a linee differenziali fisicamente adiacenti).
Di seguito viene presentata brevemente la modalità canale e il livello online di MIPI. Nella modalità operativa normale, il canale dati è in modalità ad alta velocità o in modalità di controllo. In modalità ad alta velocità, lo stato del canale è differenziale 0 o 1, ovvero quando P nella coppia di linee è superiore a N, è definito come 1 e quando P è inferiore a N, è definito come 0. In questa volta, la tensione di linea tipica è differenziale di 200 MV. Si prega di notare che il segnale dell'immagine viene trasmesso solo in modalità ad alta velocità; nella modalità di controllo, l'ampiezza tipica del livello alto è 1,2 V. In questo momento, i segnali su P e N non sono segnali differenziali ma indipendenti l'uno dall'altro. Quando P è 1,2 V, N Quando è anche 1,2 V, il protocollo MIPI definisce lo stato come LP11. Allo stesso modo, quando P è 1,2 V e N è 0 V, lo stato definito è LP10 e così via. Nella modalità di controllo, può essere composto da LP11, LP10, LP01 e LP00. Stati diversi; il protocollo MIPI stabilisce che i diversi tempi composti da quattro diversi stati della modalità di controllo rappresentano l'ingresso o l'uscita dalla modalità ad alta velocità; ad esempio, dopo la sequenza LP11-LP01-LP00, accedere alla modalità alta velocità. La figura seguente è un'illustrazione del livello di linea.