零、引言随着显示技术的不断进步为了满足越来越高分辨率、高帧率的交互场景不断地涌现出一些不同类型的显示屏接口。显示屏接口的分类主要根据其传输信号的类型和能力常见的外接显示接口有VGA、DVI、HDMI、DP、USB-C、Type-C 等内接显示屏接口直接接到显示屏的有MIPI、LVDS、eDP 和 LCD RGB 接口等。本次针对 MIPI 接口予以介绍。MIPI 接口是一种主要用于移动设备的显示接口标准支持多种功能包括摄像头、显示屏和射频接口的标准化。MIPI DSI 不仅能够传输视频数据还能传输控制指令使用 LVDS 信号进行数据传输。MIPI 接口 LCD 包括差分时钟和数据差分线以及必要的控制信号。MIPI 接口与 LVDS 面向的对象一致均适用并常用于需要高速数据传输和低功耗的移动设备例如各种小型相机、运动相机等。MIPI 显示屏接口及管脚定义MIPIMobile Industry Processor Interface显示屏接口即 MIPI DSIDisplay Serial Interface是移动行业处理器接口联盟定义的一种用于移动设备中的高速串行接口。它主要用于处理器与显示模组之间的通信支持传输像素数据和控制信号。MIPI DSI 接口由多个层组成包括物理层PHY、通道管理层Lane Management、低层协议层Low Level ProtocolLLP和应用层Application Layer。MIPI DSI 屏幕一般有以下几种信号如图所示1. MIPI 时钟线CLK2. MIPI 数据线DATA最大为 4 Lane仅可以为 1/2/4 Lane3. 背光控制信号BACKLIGHT4. 复位引脚RESET5. Panel 电源供电POWER下面将介绍本人关于 MIPI 接口电路的器件选型及原理图设计。一、核心器件选型J10 (AXT530124)器件类型30-pin 浮动型板对板B2B或 FPC 连接器常见于松下 AXT 系列间距通常为 0.4 mm叠层高度低非常适合紧凑型音视频硬件。引脚定义与信号流向ul li pstrongMIPI D-PHY 差分对Pins 1-9/strong包含 4 组数据通道codeRD0/code 到 codeRD3/code和 1 组时钟通道codeRCN/RCP/code。这些是典型的 strongMIPI CSI-2 4-Lane/strong 配置支持超高带宽的图像传输。/p /li li pstrong控制与时钟信号Pins 11-15/strong/p lt;ulgt; lt;ligt; lt;pgt;lt;codegt;MCLKlt;/codegt;摄像头主时钟由主控提供。左侧红框 Note 特别提示了时钟源选择如 lt;codegt;CAM_CLK0lt;/codegt; 等并强调了lt;stronggt;电压匹配Attention to the voltage matchinglt;/stronggt;通常需要确保主控引脚电平与模组的 lt;codegt;VCC1V8_CAM0lt;/codegt; 一致。lt;/pgt; lt;/ligt; lt;ligt; lt;pgt;lt;codegt;RESETlt;/codegt; / lt;codegt;PWDNlt;/codegt;复位与休眠控制信号。lt;/pgt; lt;/ligt; lt;ligt; lt;pgt;lt;codegt;I2C4_SDA/SCL_M3lt;/codegt;用于配置摄像头寄存器的 I2C 总线挂载了上拉电阻图中未直接标出通常在主控端或有专用电平转换。lt;/pgt; lt;/ligt; lt;/ulgt; lt;/ligt; lt;ligt; lt;pgt;lt;stronggt;电源引脚Pins 16-24lt;/stronggt;引入了模组所需的所有电压轨包括 lt;codegt;VCC1V8lt;/codegt;、lt;codegt;VCC1V2lt;/codegt;、lt;codegt;VCC2V8_AFlt;/codegt;对焦和 lt;codegt;VCC2V8lt;/codegt;模拟。lt;/pgt; lt;/ligt; /ul /li关键设计细节MIPI 差分阻抗控制左上角明确标注DPHY: Diff 100 Ω ±10%。在 PCB 布局Layout时这 5 对差分线必须严格做 100 欧姆特征阻抗匹配且需要严格等长控制走线远离干扰源。近端去耦电容右侧红框包含 C350~C356 这一排电容涵盖了 100 nF0402和 4.7 μF/10 μF0603/0402的组合。ul li pstrong选型逻辑/strong大小电容并联。100 nF 用于滤除高频噪声4.7 μF/10 μF 用于储能和滤除低频纹波。设计规范中特别注明 strongClose to FPC Connector/strong必须紧靠连接器引脚放置以降低寄生电感。/p /li /ul /li li pstrong复位 RC 延迟电路/strong在 codeMIPI_DCPHY_CSI_CAM0_RST_H/code 信号线上R2030 Ω预留并配合 C357100 nF和上拉 R20251 kΩ组成了一个简易的硬件复位延迟或滤波网络确保复位信号的电平稳定。/p /li二、CAM0_POWER电源管理系统摄像头对电源纹波非常敏感尤其是模拟电源VCC2V8_CAM0纹波过大会直接在图像上产生暗噪或条纹。本电路做了兼容设计针对数字核心供电VCC1V2_CAM0提供了DCDC 降压和LDO 稳压两种互斥或可选的方案。1. 1.2 V 核心供电方案DCDC 还是 LDO左下角绿色大框内展示了这两种供电方案的选择逻辑关键提示NoteAccording to camera model, DCDC power supply is recommended if the DVDD current exceeds 100 mA.根据相机模组型号如果 DVDD 数字电流超过 100 mA建议使用 DCDC 供电。方案 A高效率 DCDC 降压绿色框上部 U20核心器件U20 (TMI3112H)器件特性这是一款高效率的同步整流降压Buck芯片最大输出电流能力高达 3.22A由电感L22的饱和电流参数暗示。工作原理输入为VCC_3V3_S3通过内部开关和外部电感L22 (1.0uH)、滤波电容C360、C361将电压降至 1.2VVCC1V2_CAM0。图中给出了表格当需要默认的 1.2V 时R_bottom选 150K1%若某些模组需要 1.5V 的 DVDD则将R_bottom换为 100K1%。使能控制由主控的MIPI_DPHY_CSI_CAM0_PWREN_H信号通过 R205 驱动EN脚实现上电时序控制。方案 B低噪声 LDO 稳压核心器件U23 (TMI8050)器件特性可调ADJ型线性稳压器LDO。若电流 100mA使用 LDO 可以获得比 DCDC 纯净得多的微伏级纹波且节省电感成本和 PCB 空间。选型与调压同样通过 R209 和 R211 进行分压反馈。表格中给出了精准选型1.2V 对应 390K1.5V 对应 220K。注在实际贴片BOM时方案 AU20 及其外围和方案 BU23 及其外围只能二选一焊接NC 代表不贴片避免两个输出冲突。2. 1.8 V、2.8 V 与 AF 供电电路右侧 LDO 组右侧通过三颗独立的 LDOU21、U22以及图纸未完全截全的 U24/U25 类器件将VCC_3V3_S3转换为各路干净的电压① VCC1V8_CAM0 (IO 与数字接口供电)核心器件U22 (TMI8050-18)选型固定后缀-18代表固定 1.8V 输出的 LDO简化了外围设计无需反馈分压电阻。外围配置输入输出各配置了 1uF/10uF 的陶瓷电容MLCC进行去耦。EN脚同样受控于MIPI_DPHY_CSI_CAM0_PWREN_H。② VCC2V8_CAM0 (AVDD 模拟供电) 与 VCC2V8_AF_CAM0 (自动对焦供电)核心器件U21 (TMI8050-28)选型固定固定 2.8V 输出的 LDO。因为模拟电路Sensors 的像素阵列和 AF马达对噪声极度敏感必须使用 LDO 独立供电防止马达工作时的反向电动势和电流突变干扰到模拟图像信号。LC 滤波网络磁珠隔离注意看VCC2V8_CAM0经过了一个磁珠 FB1 (180R-100M, 1.5A)隔离后才变成了VCC2V8_AF_CAM0。选型逻辑磁珠 FB1 在高频下呈现高阻抗能够有效阻止 AF 对焦马达动作时产生的高频尖峰噪声串扰到敏感的模拟电源VCC2V8_CAM0上。三、MIPI显示屏接口的PCB布局布线要点1、远离干扰源防止其他信号干扰到传输速率以及信号的传输质量。2、所有的显示接口不管是接口或者是FPC的形式的尽量靠在板边放置方便拔插如PCB有结构上要求要严格按照结构放置。3、主芯片与显示接口的位置不要放置的太远尽量缩短走线属于高速信号。四、MIPI显示屏接口的PCB布线要点1、差分线阻抗MIPI差分线阻抗100Ω误差不大于±10%MIPI信号线下方应有连续的参考层推荐使用地层尽量减少走线长度;使用电源平面参考时不要跨分割;2、等长要求差分对内误差应控制在5mil以内对与对之间的长度误差控制在10mill以内;3、远离干扰MIPI信号线应远离其他高速、高频信号至少保持3W以上的距离且不能平行走线;4、过孔MIPI信号尽量少打过孔如有过孔则两根线都要有保持对称性;包地MIPI走线可以整组包地GND包地线每隔150mi打一个GND过孔实现立体包地;5、信号隔离如果使用连接器MIPI差分信号经过连接器时相邻差分信号对之间必须使用GND管脚进行隔离。如不方便打孔差分对之间的间距最15mil。