C-PHY的创新

手机中摄像头和更大显示屏的增加，加剧了使用非对称接口以更少的电线和低功耗以更快的速度传输数据的需求。MIPI联盟成立于2003年，旨在标准化这些接口并实现互操作性。MIPI规范的使用已经从具有极高容量要求的移动应用程序扩展到使用相机和显示器的许多其他应用程序。从那时起，参与的公司数量急剧增加。MIPI规范现在部署在移动计算、汽车、物联网设备、VR/AR/XR耳机、医疗设备等领域。

为了适应快速变化的需求，MIPI更新了许多规范。最初的PHY规范，D-PHY，使用数据和时钟的差分对通道的常规方法。即使差分对使用很小的电压波动，4线(2根数据线和2根时钟线)连接的数据速率也可以提高。

在高通加入MIPI之前，他们开发了MDDI接口，并通过VESA提供。在高通加入MIPI后，他们提出了C-PHY作为新的MIPI PHY技术。C-PHY实际上是MDDI 2.0吗?我们只能好奇了!

C-PHY是革命性的，因为它增加了许多创新，使其能够以低转换速率和低功耗提供更高的数据速率。这是通过使用更复杂的发射器、接收器、编码和映射算法来实现的。

MIPI是如何将几项关键创新结合在一起，以实现C-PHY所显示的令人印象深刻的结果的?第一个变化是不再使用两根导线作为差分对，每个符号传输一位。相反，C-PHY使用三根导线;一个三人组，每个符号最多发送2.28位。D-PHY需要另一对用于时钟信号，这意味着在最小配置下，每个通道实际上有四根线。聪明的C-PHY编码/解码方案允许数据线携带时钟信息，这确保了每个符号至少在三条线中的一条上有一次转换。

C- phy使用三条信号线(A, B和C)，有三个可能的信号电平。该算法引入了一些规则，避免了对三个层次进行层次检测。接收器生成3个输出位，但它们不是单个输入行的值。接收器输出位是1/0值，反映了三重奏对之间的差异。如果A>B，第一个是True;如果B>C，第二个是True;如果C>A，第三个是True。

除此之外，还要求A、B和C必须始终是唯一的，这样就不会有两个同时共享同一个关卡。在三条有3个值的线的所有可能组合中，我们已经将允许的组合或导线状态的数量减少到6种。从6个导线状态中的任意一个都有5种可能转变到剩下的状态之一。

A、B、C的所有允许导线状态的电压信号分布相同，分别在0.125V、0.25V和0.375V左右，从而将共模噪声降至最低。下一种技术是，三个输出行的值不是数据，而是状态机中的状态。状态之间的转换有分配给它们的数据值。从FSM中的任何状态，都可以合法地转换到另一个状态，对应于从0到4的数据值。你可以看到，我们现在以5为底数。

当然，这三条线有更多可能的值组合，但这将引入共模噪声，使接收机设计复杂化，并使解码不切实际。值的损失很容易通过去除时钟线和导致每个符号2.28位的编码来补偿。使用转换来指示数据意味着不需要时钟信号，转换本身就是触发器。

那么通过这个接口我们可以传输多少数据呢?假设我们从16位二进制字大小开始，我们需要转换为以5为基数。我们发现它需要7个以5为基数的数字来携带16位二进制值。2的值¹⁶是65536。我们用的是5⁷它的值为78125，提供了大量值来编码一个16位字中使用的所有值。实际上，在7位以5为基底的单词中，有比我们编码数据值所需的更多的值。我们剩下12589个未映射的值。

那些未映射的值呢?它们可以在协议中扮演重要的角色，因为它们的值不能与任何数据流值混淆。其中许多被映射到用于管理和控制协议的特定标记或控制代码。每个符号数2.28位是从哪里来的?如上所示，我们可以传输一个包含7个以5为基数的符号的16位值。结果是16位除以7个符号，或每个符号2.28位。

让我们比较一下4车道D-PHY和2车道C-PHY的实现。C-PHY总共有6根线，两组。D-PHY将有一个时钟对和4个数据对，总共10根线。我们已经看到我们少了40%的电线。让我们比较一下运行在0.875 Gsps/Lane的C-PHY和支持1.0Gbps/Lane的D-PHY。将C-PHY的符号转换为比特，并将车道相加，我们在C-PHY和D-PHY上的每条链路都达到4.0Gbps。然而，C-PHY使用更少的电线和更低的功耗，这两个都是关键的设计目标。由于C-PHY所需的通道数量较少，即使每个通道有更多的硅面积，整个C-PHY链路的面积也更小。

对于需要更高数据速率并可以使用C-PHY的系统来说，它是一个明显的赢家。然而，需要一些芯片同时与D-PHY或C-PHY连接。由于信号水平上的相似性，可以构建可以在任何一种模式下工作的物理物理层。有4根线的单车道D-PHY连接也可以支持有3根线的单车道C-PHY链路。其中一根线可以不使用，甚至可以与另一个C-PHY通道共享，因为每个通道中不需要配对的时钟线。MIPI摄像头和显示接口可以互换使用C-PHY或D-PHY，这就增加了使用C-PHY/D-PHY组合块的更多理由。

2016年，Mixel是第一家提供经过硅验证的C-PHY/D-PHY组合IP的IP供应商。从那时起，我们已经在许多不同的晶圆代工厂和节点上进行了IP验证，以解决C-PHY越来越多的采用。

在汽车和AR/VR等应用中，以更低的功率、面积和线路支持更高带宽的能力变得越来越重要，所有这些因素都在产品成功中发挥着重要作用。例如，ADAS通常需要冗余成像系统，以确保适当的安全裕度。C-PHY较低的切换率有助于简化制造，并在降低成本至关重要的方面产生重大影响。因此，C-PHY在许多应用中得到了广泛的接受。