【阿福的隨筆】淺談 MIPI DSI 波形解析

1 何謂 MIPI DSI1
何謂 MIPI DSIMIPI是Mobile Industry Processor Interface 的縮寫，一般是指MIPI 聯盟，而 MIPI DSI ( MIPI Display Serial Interface ) 是 MIPI  聯盟製定的 顯示串列介面的規範。
https://www.mipi.org/specifications/dsi#

1.1 MIPI DSI 方塊圖 
MIPI DSI 的 傳輸方塊圖，如『圖1.1.1』( 註1 )  


2 MIPI DSI 傳輸模式
MIPI DSI支援  Command mode，Escape mode 和 Video mode 。
開始使用示波器量測時，要先量測 Clock+/Clock-，還有 D0+/D0-。
如圖 2.1 Low Power電壓為 0~1.2V，此模式下較容易使用示波器或是邏輯分析儀 量到波形而 High Speed 電壓為 100~300mV，頻率為 80M ~ 1Gbps/Lane ( 可先降速度至 80Mhz量測波型，例如超過 200 Mhz 且要測量多 Channel，需要很高規格的示波器 )

(1) Command mode 使用 Lane 0，雙向傳輸模式 
(2) Escape mode 算是 Command mode 的特例，在 Low Power，只使用  Lane 0 的D+/ D-  來傳輸命令與資料
(3) Video mode 一般只有在 high speed 才支援，在高速傳輸下，才會區分 Lane 1~ N ( 目前的panel 以 1、 2 Lane 較多 )，只有差分模式的單向傳輸，此模式沒有雙向


3 MIPI DSI 命令模式
MIPI DSI 在初始化時，會先進入  Escape mode ，再 0x87 ( 左端的 bit 為低位元，往右依序為高位元 ) 進入 Low speed mode，頻率為 10Mhz 以下，電壓為 0~ 1.2V 之間的變化，這裡用一個 初始值的波形來說明，如圖 3.1 




                                                     圖 3.2

Entry  Escape mode : LP11->LP10->LP00->LP01->LP00 ( 波型如圖 3.2 )
(示波器波形的黃色為 D0+ ，藍色為 D0- ，所以 LP11 為 D0+ high 且D0- 也為 high)
1110_0001 bit 由左為 low 反過來讀為 1000_0111 => 0x87 ( escape mode header to low speed mode )；
1100_0100 bit 由左為 low 反過來讀為 0010_0011 => 0x23 ( Generic Short WRITE, 2 parameters ，用此命令需要 Panel driver 規格書 )；
0101_1100 bit 由左為 low 反過來讀為 0011_1010 => 0x3A ( register =>不同的 Panel driver  的 register 也不同 )；
1110_1110 bit 由左為 low 反過來讀為 0111_0111 => 0x77 ( DATA )；
1111_1000 bit 由左為 low 反過來讀為 0001_1111 => 0x1F ( ECC )；
Exit  Escape mode : LP10-> LP11；

此波形的第2 bytes 為 Generic Short WRITE 2 parameters 是 DSI 的 data Type ，可參考 MIPI DSI 的規格書，如『圖3.3』( 註2 ) 

若是無法確認 Panel Driver 的 命令是否正確，也可以先使用 0x05，0x15 的 DCS ( Display Command Set )，這些命令是所有的 MIPI DSI panel 都是相同的，可以參考 MIPI DCS 的規格書，如『圖3.4~3.5』( 註3 )，

有些 MIPI DSI panel 廠商給的 初始化，是不包含 DSC 命令的，這時候就最好能再自行加上exit_sleep_mode 的 0x11  和 set_display_on 的 0x29，以 圖 3.4~3.5 ( 註3 ) 來說，exit_sleep_mode 的參數為0 ，所以DSC 的命令下法 =>
Entry  Escape mode  > 0x87( Entry Low power mode ) > 0x05 ( DSC no parameter )> 0x11 ( exit_sleep_mode ) > 0x00 ( no parameter always 0 ) > 0x36 ( ECC ) > Exit Escape mode

Entry  Escape mode  > 0x87( Entry Low power mode ) > 0x05 ( DSC no parameter )> 0x29 ( set_display_on ) > 0x00 ( no parameter always 0 ) > 0x1C ( ECC ) > Exit Escape mode

4 MIPI DSI ECC 的算法
ECC 是由 data type ，register 和 data 總共 24 bit 算出來的，從左邊開始是 D0 ，依序至右至 D23 ，如圖 3.1的波形所示，
所以 0x87，0x23, 0x3A , 0x77 的 24 bit 為=> 0x77 3A 23 => 0111 0111 0011 1010 0010 0011，
P7~P0 為 ECC 的bit 公式
P7=0
P6=0
P5=D10^D11^D12^D13^D14^D15^D16^D17^D18^D19^D21^D22^D23
P4=D4^D5^D6^D7^D8^D9^D16^D17^D18^D19^D20^D22^D23
P3=D1^D2^D3^D7^D8^D9^D13^D14^D15^D19^D20^D21^D23
P2=D0^D2^D3^D5^D6^D9^D11^D12^D15^D18^D20^D21^D22
P1=D0^D1^D3^D4^D6^D8^D10^D12^D14^D17^D20^D21^D22^D23
P0=D0^D1^D2^D4^D5^D7^D10^D11^D13^D16^D20^D21^D22^D23

P5 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 0 ( 雙個1)
P4 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 1 ( 單個1 )
P3 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 1
P2 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 1
P1 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 1
P0 = 0111 0111 0011 1010 0010 0011 = 1
ECC =P7~P0 = 00011111 = 0x1F => 算出的值與波形一致

若是其中1個 bit 出錯，例如 D0 出錯 變成了 0x77 3A 22
P5 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 0 ( 雙個1)
P4 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 1 ( 單個1 )
P3 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 1
P2 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 0
P1 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 0
P0 = 0111 0111 0011 1010 0010 0010 = 0

P7~P0  XOR ECC = 0x18  XOR 0x1F ( ECC ) = 0x07=> 在 P2 , P1 , P0 同時存在的 Bit 為 D0 所以D0有誤，需從 0 改 1
24bit 的錯誤資料 0x77 3A 22 經由 ECC 修正之後為=> 0x77 3A 23  

5 參考資料
註1 : 作者: NXP 原廠；出處 : https://www.nxp.com/docs/zh/application-note/AN12940.pdf
註2 : 作者: MIPI Alliance, Inc；出處 : https://www.mipi.org/specifications/dsi
註3 : 作者: MIPI Alliance, Inc；出處 : https://www.mipi.org/specifications/display-command-set