RFFE中MIPI协议

RFFE中MIPI协议移动产业处理器接口(MobileIndustryProcessorInterface简称MIPI)联盟。MIPI(MobileIndustryProcessorInterface)协议是MIPI联盟(MIPIAlliance)提出的用于标准化移动终端系统各器件间通信的通信协议。MIPI联盟2003年成立,最早的初衷是为了标准化显示接口。

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MIPI官网

https://www.mipi.org

MIPI联盟

移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI)联盟。

MIPI (Mobile Industry Processor Interface)协议是 MIPI 联盟(MIPI Alliance)提出的用于标准化移动终端系统各器件间通信的通信协议。2003年,ARM,Nokia,ST(意法半导体),TI(美国德州仪器)四家公司成立了一个联盟,叫做MIPI联盟。成立这个联盟的目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化,从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。

经过多年发展,截止2019年12月,MIPI联盟已经发布48份标准,应用领域也扩展至汽车、工业及AR/VR等领域。MIPI联盟拥有包括终端厂商、器件厂商、平台厂商以及测试厂商在内的339个会员单位。MIPI协议成为手机终端各器件通信的主流标准协议。

MIPI并不是一个单一的接口或协议,而是包含了一套协议和标准,以满足各种子系统(图像子系统[摄像头和显示器]、存储子系统、无线子系统、电源管理子系统、低带宽子系统[音频、键盘、鼠标、蓝牙])独特的要求。

RFFE中MIPI协议

MIPI RFFE(MIPI RF Front-end,MIPI射频前端)是MIPI联盟RFFE工作组在2010年推出的用于移动终端射频前端控制的控制接口标准。在MIPI RFFE推出之前,射频前端的控制解决方案复杂,如果用并行的GPIO口进行控制,需要接口过多,系统成本无法承载。2010年,MIPI联盟推出用于射频前端控制的MIPI RFFE协议。MIPI RFFE协议总线由一根电源线(VIO)以及两根控制线(SCLK和SDATA)构成,实现简单,易于部署,可实现时序范围要求内的近实时控制。

RFFE中MIPI协议

在过去10多年里,无线终端通信协议从3G演进至4G、5G,MIPI协议也不断演进。目前,MIPI协议已演进至V3.0版本,支持多种Trigger模式,适应5G通信系统中更多器件以及更严苛的时序控制要求。

MIPI RFFE系统架构

如下图是MIPI RFFE的系统架构:

RFFE中MIPI协议

 一个MIPI RFFE的架构通常包含:

  • Signal Bus:包含SCLK和SDATA两条信号线
  • RFFE Master Device:控制系统MIPI signal bus的器件,一般为手机系统中的RFIC(transceiver),单个MIPI系统最多可支持4个Master device
  • BOM:Bus Own Master,任一时刻只能有一个BOM被激活
  • RFFE Slave Device:MIPI受控器件,一般为射频前端模组,例如PA、LNA、Switch等,单个MIPI系统最多可支持15个device

一个Slave器件会有三种状态,分别为Active、Shutdown和Startup。

  • VIO控制MIPI系统是否Shutdown
  • 当VIO=high时,MIPI进入Startup状态,随后自动进入active状态

MIPI RFFE的ID配置

MIPI RFFE中定义了多种ID,ID作为MIPI中Slave器件的识别代号有着非常重要的作用。

MIPI RFFE包含的相关ID以及对应寄存器地址、说明如下:

RFFE中MIPI协议

  • MID(Manufacturer ID):每个厂商在加入MIPI Alliance之后都会被分配一个专门的MID,可以从官网(https://mid.mipi.org/)查询到
  • PID(Product ID):由厂商自行管理给不同产品配置不同的PID,在MIPI RFFE V2.1引入了Extend-PID,这样PID就包含16bits供配置
  • USID(Unique Slave ID):MIPI bus主要通过USID对Slave器件进行寻址,USID共4bits 16组状态,但一个MIPI bus上最多15个Slave器件,MIPI RFFE定义SID=0b0000时为广播ID,即BSID(Broadcast Slave ID)

MID和PID所对应的寄存器都是read-only,而USID一般有一个默认的值,同时可以支持可编程。原因是MIPI指令是以USID进行寻址的,当一个MIPI bus上的所有Slave器件存在两个或以上的USID是相同的时候,会导致无法区分,因此可编程的USID至关重要。

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