MIPI M-PHY物理层数字系统设计关键技术研究

发布时间：2019-09-06 08:20

【摘要】：随着智能手机行业近几年的迅速发展,手机、平板电脑等移动设备为了更好地满足用户需求,往往会在一台设备内集成众多的应用及功能。因此,设备内部的微处理器与众多外设接口之间就会存在种类繁多的物理层接口标准,过多的接口标准会影响产品开发进度。因此,在2003年,ARM,Intel和Nokia等企业联合组建了旨在制定一套用于移动设备和消费类电子产品的接口标准的MIPI(移动行业处理器接口)联盟。联盟制定了超过45种被广泛应用于移动设备中的接口标准,且这些接口中使用相同的物理层。D-PHY、M-PHY和C-PHY是MIPIPHY工作组制定的三种物理层接口标准,其中基于M-PHY物理层的应用最为广泛。本文对M-PHY物理层数字系统的设计及验证做了详细介绍。论文首先对MIPI M-PHY协议作了概述,给出了基于M-PHY物理层的MIPI接口的层次结构。根据协议描述,论文介绍了 M-PHY物理层的特点并分析了整体M-PHY物理层的架构。论文对M-PHY的物理编码子层(PCS)作了介绍,详细分析了物理编码子层的结构及数字设计实现方案并给出了物理编码子层的功能结构框图。物理编码子层各子模块的设计是论文的重点,物理编码子层的主要模块包括M-PHY发送与接收状态机模块、8b10b编解码模块、寄存器配置模块以及MK0锁定检测模块等。本文利用VerilogHDL语言对M-PHY物理编码子层数字系统进行设计实现,同时本文还介绍了一种用于高速串行接口数据通路仿真验证的内建自测试设计(BIST)。本文的设计利用Synopsys的VCS仿真平台进行仿真验证。论文分别对物理编码子层、完整的M-PHY物理层以及不同内建自测试环路进行了仿真验证,仿真结果显示各子模块功能正确、内建自测试环路测试结果正确、完整的M-PHY物理层功能正确。完整的MIPI M-PHY物理层设计在SMIC 28nm工艺下进行了流片。
【图文】：

用于摄像头的ＣＳＩ－３协议以及ＭＩＰＩ联盟和ＵＳＢ３．０规范制定组织共同制定推出的逡逑高速互连芯片ＳＳＩＣ接口协议［２（）〗等，这些由ＭＩＰＩ联盟制定推出的协议规范都需要逡逑利用Ｍ－ＰＨＹ物理层作为底层芯片。图２－２给出了利用Ｍ－ＰＨＹ实现的ＭＩＰＩ接口。逡逑１ＶＵＰＩ邋Ａｌｌｉａｎｃｅ邋Ｓｐｅｃｉｆｉ邋ｃａｔｉｏｎｓ逡逑Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ逦Ｃｈｉｐ邋－ｔｏ－邋Ｃｈｉｐ逡逑ｆＵＱｕｍｉｎ邋＾ｈｈｉ邋ｈｈｒｉ邋ｍＱｊｊｊｊｊｓｓｓｓｓｓＢＢＥＢＢ逡逑Ｉ邋琴■■歫＿ｔｉ＿逡逑ｉ逦（ｍｍ逦■邋ｉ逦＂＇‘邋＇逦＂逡逑图２－２基于Ｍ－ＰＨＹ物理层的ＭＩＰＩ接口逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－邋２邋ＭＩＰＩ邋Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋Ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋Ｍ－ＰＨＹ邋Ｐｈｙｓｉｃａｌ邋Ｌａｙｅｒ逡逑７逡逑

逑２．１．３物理层逡逑图２－邋１中所示的三层结构的最底层物理层即为本文设计的内容，本文以ＭＩＰＩ逡逑Ｍ－ＰＨＹ３．０版本协议为参考设计了邋Ｍ－ＰＨＹ物理层数字系统。由上一节中的图２－邋２逡逑可知众多的协议层规范都需要以Ｍ－ＰＨＹ作为物理层接口。Ｍ－ＰＨＹ可以灵活的切逡逑换工作模式，可以更改配置信息以适应不同要求，有２种不同的结构和对应的２种逡逑不同的信号编码方式，具有较低的功耗并且和上层的所有接口信号己经在协议中逡逑给出。逡逑Ｍ－ＰＨＹ协议规范中定义了许多的工作状态，当Ｍ－ＰＨＹ正常工作时，可以在逡逑不同状态下进行切换，不同的工作状态对应的功耗有着较大差别。Ｍ－ＰＨＹ工作在逡逑不同状态时对应的功耗和恢复延迟如下表２－２所示。其中高速突发状态逡逑（ＨＳ＿ＢＵＲＳＴ）和低速突发状态（ＬＳ＿ＢＵＲＳＴ）为发数状态，，ＳＴＡＬＬ状态、ＳＬＥＥＰ逡逑状态和ＨＩＢＥＲＮ８状态为节能状态。ＨＳ＿ＢＵＲＳＴ和ＳＴＡＬＬ状态工作在高速模式，逡逑ＬＳ＿ＢＵＲ＿ＳＴ、ＳＬＥＥＰ和ＨＩＢＥＲＮ８状态工作在低速模式。从表２－２中可以看出，总逡逑体来说突发状态的功耗大于节能状态
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP334.7

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本文编号：2532503