MIPI DSI接口电路的研究与设计

发布时间：2020-06-05 23:51

【摘要】：MIPI接口(Mobile Industry Processor Interface,移动产业处理接口)是由MIPI联盟发起的为设计和推广硬件和软件接口,来简化设备内置组件的集成,提高移动设备的兼容性,具有低功耗、高数据传输速率的优点,被广泛应用于智能手机和平板电脑中,是该领域的研究热点。本文研究一种应用于AMOLED驱动芯片的MIPI高速接口电路,包含一个时钟通道和四个数据通道。每个通道包含高速数据传输和低功耗的指令传输,高速接收模块的每条数据通道速度可达1GHZ,四通道同时工作时可达4GHZ,高速模式和低功耗模式可以根据需求自由转换,达到速度和功耗的折衷。本文从MIPI协议的整体架构开始,介绍了MIPI的四个层次,并重点研究和设计了物理层关键电路,包括高速接收模块、偏置电路模块、低功耗接收模块等。其中高速比较器采用改进的电流增益自举放大器在保证带宽的前提下来提高比较器的增益,并采用校准电路保证高速比较器的精度。出于减小功耗的目的,高速接收模块只有在传输高速数据的时候才会开启,低功耗接收模块在接收指令时即开始工作。低功耗接收电路采用迟滞比较器的结构,达到滤除噪声的作用。SRAM的读写速度也会限制MIPI接口的速度,直接影响到显示图像的刷新速度和显示质量。因此本文研究和设计一种高速度、低功耗的SRAM电路的关键电路,包括存储单元、灵敏放大器、预充电路及读写控制电路等。本文设计的SRAM中4个存储单元为一组,由一个读写控制电路来控制存储器的读写,以减少芯片面积,降低设计复杂度。同时为了较快的充电速度,采用动态预充电路;为了数据的读写速度,采用锁存型灵敏放大器。本文基于UMC80nm的工艺,利用Cadence公司的Spectre软件对设计的电路进行仿真,仿真结果显示高速比较器的精度为5mV,传输延时为328.5ps,满足设计要求。对高速接收模块进行后仿单通道可实现1GHZ的传输速度,表明本文设计的MIPI电路能达到单通道1GHZ和低功耗20MHZ的数据传输速度,并且可以实现按需进行高速模式和低功耗模式的转换,达到了设计要求。
【图文】：

DCS 协议定义了符合 MIPI 协议的显示设备支持的所有指令，包括和参数，其指令都是 8bit 后接若干字节的指令参数，并且不利于体设备接口，是一个抽象化的接口描述。无特殊独立指令的情况DPI 以及 DBI 等协议都必须支持 DCS 的指令[12]。本论文设计的接口电路是按照 MIPI-DSI 协议规范的标准来设计的构如图 2.1 所示，包括应用层、协议层、通道管理层、物理层。本 MIPI-DSI 接口电路的功能主要包括接收图像数据，其工作原理是送过来的图像数据进行编码和打包操作，进而传送到物理层进行的过程。

数据通道传输的是高速数据既可以是单向的也可以是双向的。由图2.2 所示，每个通道和都只有两条总线，相比于并行接口其总线的面积及复杂度大大降低。本文设计的 MIPI 接口电路有四种工作模式，包括高速接收模式、低功耗接收模式、超低功耗模式及低功耗发送模式，本文主要介绍了高速接收模式、低功耗接收模式及超低功耗模式，其中高速模式是传输高速数据的，低功耗模式时用来传输指令的，，通过这种传输方式大大减小了传输时的功耗[17]。物理层模块属于数模混合电路，模拟部分主要包括高速接收模块（HSRX）、高速发送模块（HSTX）、低功耗接收模块（LPRX）、低功耗发送模块（LPTX）以及偏置电路（BIAS）等。在 MIPI 接口工作时，四种模块只有一种是正常工作的，例如当高速接收模块正常工作时，即在传输高速数据时，低功耗接收模块、低功耗发送模块均不能工作，以防数据的误传同时也可以减少功耗。每个模块都有使能信号，控制该模块的开启或者关断。数字部分主要包括通道控制和接口逻辑，实现数据的串并转换以及时钟通道和数据通道的控制等功能。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP334.7

【参考文献】

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1 李凯;;MIPI CSI/DSI简介及信号和协议测试方法[J];国外电子测量技术;2012年03期

2 Prakash Kamath;;MIPI将彻底改变移动产品设计方式[J];集成电路应用;2012年02期

3 ;MIPI架构下模拟开关的多任务应用[J];中国电子商情(基础电子);2011年12期

4 郭永恒;陆铁军;王宗民;;一种高速高精度比较器的设计[J];微电子学与计算机;2011年01期

5 李鹏;刘力源;李冬梅;;一种高速高精度比较器的设计[J];半导体技术;2010年10期

6 Allen Tung;;移动互连网设备的MIPI显示标准[J];今日电子;2009年06期

7 吴冬燕;;集成电路版图设计的技巧[J];福建电脑;2009年04期

8 崔福胜;魏廷存;魏晓敏;李博;;手机用TFT-LCD驱动芯片接口电路的研究与设计[J];液晶与显示;2007年04期

9 ;晶门科技为显示器市场引入全球首个行动产业处理器接口(MIPI)完全解决方案[J];中国集成电路;2007年08期

10 夏晓娟;易扬波;;电流叠加型CMOS基准电压源[J];微电子学;2006年02期

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2 杨虹;TFT-LCD驱动技术的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年

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1 谭振平;基于MIPI协议的显示驱动接口设计[D];湘潭大学;2016年

2 王齐尉;双通道2Gbps MIPID-PHY数据接收器研究与设计[D];电子科技大学;2016年

3 钟远琅;基于Android的MIPI设备驱动设计与实现[D];广西师范大学;2014年

4 沈磊;MIPI高速数据接口的研究与实现[D];湖南大学;2013年

5 陈定定;基于MIPI接口的背照式CMOS数字影像系统的研究[D];复旦大学;2013年

6 苏晓峰;基于MIPI规范的LCD驱动接口设计[D];华南理工大学;2011年

7 曾龄宇;AM-OLED显示驱动芯片内置SRAM的研究与设计[D];电子科技大学;2011年

8 温亮;65nm工艺高性能SRAM的研究与实现[D];国防科学技术大学;2011年

9 胡惊;TFT-LCD数据驱动芯片的研究和设计[D];浙江大学;2006年

10 张红莉;模拟集成电路设计方法学及模拟IP设计技术的研究[D];合肥工业大学;2005年

本文编号：2698797