DSI Introduction

参考文档：《MIPI_DSI_Specification_V1.02.00》

1 MIPI DSI 简介

Display Serial Interface，用于显示模块的一个串行接口，基于MIPI协议而产生，兼容DPI(Display Pixel Interface)、DBI(Display Bus Interface)、DCS(Display Command Set
接口定义示意图如下
MIPI-DSI具备高速模式和低速模式两种工作模式，全部数据通道（1~4组数据通道）都可以用于单向的高速传输，但只有第一个数据通道(DATA Lane 0)才可用于低速双向传输关于高速模式和低速模式参考D-PHY的那篇blog

通道管理层，对于Master来说，负责将所有的数据按照一定顺序分配给所有的数据Lane；对于Slave来说，负责从所有的Data Lane接收数据后将数据重组为原始数据
通道分配关系如下图：

协议层，负责对数据进行封包（Master）或者错误校验（Slave）
信息传输采用两种数据格式–长数据包(long packet)和短数据包(short packet),发送数据时根据数据类型和内容对数据进行封装，完成ECC码和CRC码的添加；接收数据的时候根据ECC码和CRC校验码对数据包进行校验。
两种数据包的结构如下图所示：
短数据包(short packet)
- 只有数据包头
- 固定长度四个字节
  - byte3：Data Identifier (DI)，0-5bit描述数据类型(详细见附录)，6-7bit描述通道号
  - byte1-2：Packet Data，命令或者数据（有效荷载），Data0为寄存器地址，Data1为值，如果不需要值将Data1置为0
  - byte0：ECC码
长数据包(long packet)
- 不固定长度，长度范围为 4+(0~~65535)+2 = 6~~65541bytes
- 包头由DI、两字节的WordCount（数据长度，不含Checksum）和一个字节的ECC码组成
- 校验和为2bytes

应用层，在此层对命令和数据进行初步编码转化为MIPI-DSI所规定的格式并发送（Master）；图将接收的数据还原为应用模块所支持的数据格式及时序要求（Slave）

command mode的屏幕一般就是一些单片机或者低端产品上会用的液晶屏幕，它们在发送图像和命令时需要先制定写入地址。而我们日常所使用到的mipi液晶屏基本都是video mode的屏幕，刷新时是整个屏幕的进行刷新，不需要我们去先指定地址。
同步刷新机制：
- command mode：通过TE pin来同步
- video mode：通过将v-sync及h-sync信号包含在数据包里发送给panel来做同步
Command Mode：对于本身有framebuffer的外设，使用command Mode向其指定地址写入数据，使其更新显示屏幕，主要用与静态显示的屏幕，更新频率较低，需要双向接口
video mode：不间断的向外设发送像素流数据，实时更新，多用于动态图像显示，更新频率高，数据只能在HS Mode下传输（有些video mode架构中存在简单的时钟控制器和部分framebuffer，在低功耗时允许保持部分屏幕或者以低分辨率显示屏幕，从而达到允许关闭接口降低功耗的目的），为了降低系统复杂性和成本，至工作在video mode下的系统可能仅仅使用一个单向数据通道。

DSI clock是从host到外设的时钟信号：
- DSI Bit　Clock:作源同步位时钟，用于捕获接收端接口中的串行数据位
- Byte Clock：在协议层和应用层接口之间作字节时钟，在协议层和应用层之间的操作都与此字节时钟保持同步
- Application Clock：DSI位时钟的分频版本可用于外围设备的其他时钟功能。这些“应用程序时钟”可能需要在没有串行数据传输时运行，或者它们可能需要持续运行（连续时钟）以支持外围设备的有源电路。（非标）
时钟计算公式：dsi clk = Bitclk / 2 = H-total x V-total x fps x 位深 / lane number / 2
- H-total：行所有像素点行分辨率还要加上HSYNC和HBP、HFP
- V-total: 列所有限速点列分辨率还要加上VSYNC和VBP、VFP
- /2的原因是MIPI采用的双边沿触发，一个时钟脉冲会触发两次
- fps：帧数
- 位深：每个像素的数据位，rgb888-24 rgb565-16

最简单的传输状况，一个Transmiss包含一个packet，但是multiple packets时，由于每次HS mode传输间会插入LPS(Low-Power State)，这样效率会很低。所有有如下Separate transmission和Single Transmission两种传输方式，目的就是在一次Transmission中能狗传输多个packets
DSI 协议层还提供了一个专用的short packet用于表示传输结束（EoTp-end of transmission packet）,这个packet默认是disable状态，enable方法没有在Specification文件中说明，用的比较少。

video中用到的数据包有以下几种(具体packet见附录)

packet	description
VSS	DSI Sync Event Packet: V Sync Start
VSE	DSI Sync Event Packet: V Sync End
BLLP	DSI Packet: Arbitrary sequence of non-restricted DSI packets or Low Power Mode incluing optional BTA
HSS	DSI Sync Event Packet: H Sync Start
HAS	DSI Blanking Packet: Horizontal Sync Active or Low Power Mode, No Data
HSE	DSI Sync Event Packet: H Sync End
HFP	DSI Blanking Packet: Horizontal Front Porch or Low Power Mode
HBP	DSI Blanking Packet: Horizontal Back Porch or Low Power Mode
RGB	DSI Packet: Arbitrary sequence of pixel stream and Null Packets
LPM	Low Power Mode incuding optional BTA

使用此格式，目标是通过DSI串行链路准确传达DPI类型的时序，包括匹配DPI像素传输速率和同步脉冲的宽度等，因此，使用传输同步脉冲的开始和结束的来定义同步周期。
- HSA (Horizontal Sync Active)
- HBP (Horizontal Back Porch)
- HFP (Horizontal Front Porch)
- 以上三个阶段一般由空数据包填充，且处于以上三个阶段时，Lane保持LP-11状态