Die Unterschiede zwischen MIPI CSI und MIPI DSI

Die Fähigkeit der MIPI CSI- und DSI-Schnittstellen, Daten mit einer sehr schnellen Rate zu übertragen, trägt zu ihrer hohen Leistung bei. Dadurch kann eine große Datenmenge übertragen werden, die über die standardmäßigen Mindestanforderungen an die Bildrate hinausgeht. Das bedeutet, dass MIPI-Schnittstellen für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie hochauflösende Videos mit hervorragender Farbwiedergabe verwendet werden können. Die Spezifikationen Camera Serial Interface (CSI) und Display Serial Interface (DSI) wurden von der Mobile Industry Processor Interface (MIPI) Alliance entwickelt.

>1. Spezifikationen für Camera Serial Interface (CSI) und Display Serial Interface (DSI)

Die Interaktion zwischen einer Host-CPU und einer Kamera wird durch CSI beschrieben. Die neuesten Spezifikationen für aktive Schnittstellen sind CSI-2 v3.0, CSI-3 v1.1 und CCS v1.0, die 2019, 2014 bzw. 2017 veröffentlicht wurden. CSI wird in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS), Bildgebung, biometrischer Erkennung, Kontextbewusstsein, Überwachung, maschinellem Sehen und Fahrzeugunterhaltung eingesetzt.

Der MIPI DSI-Schnittstellenstandard reduziert die Anzahl der Pins, um das Design zu vereinfachen und gleichzeitig die Herstellerkompatibilität zu gewährleisten. MIPI DSI verfügt über zwei Kommunikationsebenen. Die Schnittstellenschicht ist für die Low-Level-Kommunikation zuständig, während die Paketschicht für die High-Level-Kommunikation zuständig ist. Auf Schnittstellenebene können beide im Hochgeschwindigkeits- oder im Niedriggeschwindigkeitsmodus betrieben werden. Smartphones, Tablets, Smartwatches und andere Embedded-Display-Anwendungen verwenden die MIPI DSI-Schnittstelle. MIPI DSI und CSI zeichnen sich durch eine niedrige EMI, eine hervorragende Leistung und einen geringen Stromverbrauch aus.

2. Es gibt drei MIPI Camera Serial Interface Modelle: CSI-1, CSI-2 und CSI-3

CSI-1 war die erste MIPI-Schnittstelle für Kameras. Es wurde entwickelt, um zu spezifizieren, wie eine Kamera mit einem Host-Prozessor verbunden wird. Er wurde durch die noch in der Entwicklung befindlichen Standards MIPI CSI-2 und MIPI CSI-3 ersetzt. CSI-2 wurde 2005 veröffentlicht und bestand aus mehreren Schichten, darunter Pixel-zu-Byte, Conversion Layer, Application Layer, Physical Layer (C-PHY/D-PHY), Lane Merger Layer und Low-Level Protocol Layer. Im April 2017 wurde der CSI-2 v2.0-Standard veröffentlicht. CSI-2 Version 2.0 bietet Unterstützung für RAW-16- und RAW-20-Farbtiefen sowie eine Erhöhung der virtuellen Kanäle von 4 auf 32, Latency Reduction and Transport Efficiency (LRTE), Differential Pulse-Code Modulation (DPCM)-Komprimierung und Scrambling zur Reduzierung der spektralen Leistungsdichte. Schließlich ist MIPI CSI-3 ein bidirektionales Hochgeschwindigkeitsprotokoll, das in erster Linie für die Bild- und Videoübertragung zwischen Kameras und Hosts in einem mehrschichtigen, Peer-to-Peer-basierten M-PHY-Gerätenetzwerk entwickelt wurde. Es wurde erstmals 2012 veröffentlicht, gefolgt von Version 1.1 im Jahr 2014.

3. Das DSI-Kommunikationsprotokoll spezifiziert zwei unterschiedliche Befehlssätze

Der erste definiert die Struktur des Display Command Set (DCS), bei dem es sich um eine Reihe von Standardbefehlen handelt, die zur Verwaltung des Anzeigegeräts verwendet werden. Es beschreibt sowohl Registeradressen als auch deren Funktionsweise. Die Befehle Energiesparmodus, "Aktivieren" und "Anzeige umkehren" sind enthalten. Der Gerätehersteller definiert einen zweiten, gerätespezifischen Befehlsraum, das Maker Command Set (MCS). Er enthält häufig Anweisungen für Aufgaben, die nicht durch den DSI-Standard abgedeckt sind, wie z. B. das Festlegen bestimmter Geräteregister (z. B. Gammakorrektur) oder das Programmieren von nichtflüchtigen Speichern. 

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MIPI CSI ist ein weit verbreitetes Hochgeschwindigkeitsprotokoll für die Übertragung von Stand- und Videobildern von Bildsensoren zu Anwendungsprozessoren, während DSI eine skalierbare und zukunftsorientierte Hochgeschwindigkeitsschnittstelle ist, die die Verbindung mit hoher Bandbreite zwischen Host-CPUs und Displays definiert. Beide Standards sind bei der Entwicklung moderner Geräte, die in der Lage sind, Videos aufzunehmen oder anzuzeigen, mit der entsprechenden Qualitätshardware, die bei FocusLCDs verfügbar ist, von entscheidender Bedeutung.

4. Die MIPI-DSI-Schnittstelle: Alles, was Sie wissen müssen

Die Hochgeschwindigkeits-MIPI DSI-Schnittstelle wird von Smartphones, Tablets, Smartwatches und anderen eingebetteten Display-Anwendungen verwendet. Die Mobile Industry Processor Interface Alliance (MIPI) hat die Display Serial Interface (DSI) als serielles Kommunikationsprotokoll entwickelt. MIPI DSI zeichnet sich durch eine niedrige EMI, eine hervorragende Leistung und eine stromsparende Datenübertragung aus. Darüber hinaus reduziert der Schnittstellenstandard die Anzahl der Pins, um die Designkomplexität zu reduzieren und gleichzeitig die Herstellerkompatibilität zu gewährleisten.

MIPI hat zwei Kommunikationsschichten. Die Schnittstellenschicht übernimmt die Low-Level-Kommunikation, während die Paketschicht die High-Level-Kommunikation übernimmt. Beide können im Low-Speed- oder High-Speed-Schnittstellenmodus betrieben werden. Es gibt zwei Arten von Ebenen: Paket und Schnittstelle.

Während die Schnittstellenebene die Geschwindigkeits- und Leistungseinstellungen des Displays anzeigt, kommt die Paketebene ins Spiel, wenn Bilddaten entweder in kurzen 4-Byte- oder großen (6-64.451-Byte) Paketen an das DSI-Display gesendet werden. Jeder Pakettyp enthält Informationen zu Daten, Größe und Fehlerverbindung. Es ist am besten, Befehle in kleinen Paketen ohne visuelle Daten zu senden. Lange Befehle hingegen eignen sich ideal zum Senden von Befehlen mit mehreren Datenbytes, z. B. einem Bildstream.

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Das MIPI DSI-Kommunikationsprotokoll hat zwei verschiedene Betriebsmodi: den Videomodus und den Befehlsmodus. Ein Display-Controller ohne internen Speicher muss den Videomodus verwenden. Es funktioniert nur im High-Speed-Modus und sendet einen konstanten Datenstrom vom Prozessor zum Display. Im Videomodus sendet der Prozessor Daten in Form von Live-Pixelstreams (die kontinuierlich aktualisiert werden) an das Display der Benutzeroberfläche. Aufträge werden im Befehlsmodus an erkannte Anzeigeregister gesendet.

Es kann auch kurze oder lange Pakete verwenden und mit hoher oder niedriger Geschwindigkeit laufen. Da Anzeigeregister erforderlich sind, kann der Befehlsmodus nur auf Bildschirmen verwendet werden, die über RAM für den Framepuffer verfügen. Da Register oder Anzeigespeicher nur zwei Byte Daten benötigen, werden häufig kurze Pakete gesendet.

MIPI DSI-Displays verfügen über hochwertige Grafiken sowie weniger kompliziertes Signal-Routing, PCB-Designs und höhere Hardwarekosten. Die MIPI-Schnittstelle verwendet eine differentielle Niederspannungssignalisierung, um Daten mit hohen Frequenzen von bis zu 1 GB/s zu übertragen. Für die Kommunikation wird eine Niederspannungssignalisierung verwendet, die den Vorteil hat, dass sie wenig Strom verbraucht. Entwickler können das MIPI DSI-Protokoll verwenden, um Hochgeschwindigkeits-, Low-Power- und Low-EMI-Displays über eine effiziente Schnittstelle zu kombinieren. Die MIPI DSI-Schnittstelle kann mit extrem niedrigen Leistungspegeln betrieben werden, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Diese Displays emittieren sehr wenig elektromagnetische Störungen, da sie gleiche Mengen an positiven und negativen Daten und Taktspuren für die Signalisierung verwenden. Diese Schnittstelle kann mit einer Vielzahl von Datenübertragungsraten verwendet werden, um Interferenzen an Zusatzgeräten weiter zu reduzieren. MIPI ist eine beliebte Wahl in der Display-Industrie, da es hohe Auflösungen und Farbtiefen bietet, ohne die Anzahl der erforderlichen Datenleitungen zu erhöhen. Display-Anwendungen profitieren von der Einfachheit der Konnektivität, die die Systemkomplexität und die Gesamtkosten reduziert.

Die MIPI DSI-Schnittstelle wird häufig in Verbrauchergeräten wie VR-Headsets, Videospielkonsolen, Tablets und Mobiltelefonen verwendet, was angesichts der vielen Vorteile des Standards wie Erschwinglichkeit, vereinfachte Pin-Layouts, niedrige EMI und Stromverbrauch nicht überraschend ist. Wir freuen uns über Ihr Interesse und freuen uns darauf, Ihre Fragen zu beantworten und Ihr Projekt mit Ihnen abzuschließen. Wenden Sie sich bitte an den Hersteller von Reshine Display, um weitere Informationen zu erhalten!