Schnittstelle- und Paketebene

Schnittstellenebene

Es gibt zwei Ebenen von MIPI Kommunikation, die in Schnittstellenebene und Paketebene getrennt sind. Die Kommunikation auf niedriger Ebene erfolgt auf der Schnittstellenebene. Die Schnittstellenebene wird verwendet, um die Leistungs- und Geschwindigkeitseinstellungen des Displays anzugeben. Es unterstützt Modi wie Low Power, Ultra Low Power und High Speed. Diese Modi definieren, wie das System zwischen dem Senden von Befehlen und Bilddaten übergeht.

Die Schnittstellenebene besteht aus verschiedenen Zuständen, die die Daten sowohl für den Hochgeschwindigkeitsmodus als auch für den Low Power-Modus differenziert antreiben. Die Umschaltung zwischen diesen Zuständen wird durch Fahren positiver und negativer Spuren gemäß definierten Zustandscodes verwaltet. Die Schnittstellenebene wird durch die Anwendung und die Fähigkeiten des Hostprozessors bestimmt.

Paket Ebene

Die Kommunikation auf Paketebene wird verwendet, wenn Bilddaten in kurzen (4 Byte) oder langen (6 bis 65.541 Byte) Paketen an das Display gesendet werden. Diese Ebene behandelt Operationen auf höherer Ebene wie die Übertragung von Befehlen, Bildpixeln und Fehlerprüfung.

Paket-Ebene: Kurze und lange Pakete

Die Pakete werden in einer bestimmten Reihenfolge gesendet, um die Paketgröße und Fehlerkorrekturcodes anzugeben. Kurze Pakete können für Befehle gesendet werden, die keine Daten benötigen. Diese werden in der Regel zur Registerkontrolle verwendet. Längere Pakete können verwendet werden, um Befehle mit mehreren Bytes an Daten und Bilddaten zu senden.

Das erste Byte ist das Datenkennungsbyte, das zwei Bits für die virtuelle Kanalkennung enthält. Dadurch können bis zu vier Peripheriegeräte über ein einziges Gerät gesteuert werden. MIPI DSI Bus. Die Wortzahl für die langen Daten zeigt an, wie viele Byte Daten folgen werden.

Paketebene: Fehlerkorrektur

Die Prüfsumme und die Fehlerkorrekturbytes werden vom Controller für bestimmte Funktionen angegeben. Diese Mechanismen gewährleisten eine zuverlässige Übertragung über Hochgeschwindigkeitsdifferentialspuren, was in Echtzeitanwendungen wie Videostreaming von entscheidender Bedeutung ist.

Video- und Befehlsmodus

Befehlsmodus

Der Befehlsmodus kann für Displays verwendet werden, die Zugriff auf Frame-Pufferspeicher haben, um Bilder anzuzeigen. Dieser Modus ermöglicht das Schreiben direkt in Anzeigeregister mit kurzen oder langen Paketen. Der Befehlsmodus ist das, was typischerweise mit Schnittstellen wie SPI, 8080/6800 Parallel-MCU und I2C-Display-Controllern gesehen wird.

Dieser Modus bietet Flexibilität bei Leistungsarmen, da es kein kontinuierliches Pixelstreaming erfordert. Es eignet sich für Displays mit integriertem Speicher, bei dem Bilder vorübergehend gespeichert werden können.

Videomodus

Der Videomodus ist, wenn Daten als Echtzeit-Pixelstrom gesendet werden. Dieser Modus verlässt sich auf den Hostprozessor, um einen konstanten Strom von Bilddaten bereitzustellen, der kontinuierlich aktualisiert wird. Da es in solchen Displays keinen Framebuffer gibt, müssen alle Pixelinformationen live gestreamt werden.

Videomodus: Paketstruktur von Pixeldaten RGB-565

Die Kommunikation auf Paketebene im Videomodus wird als konstanter Stream von Pixeln in einer bestimmten Sequenz gesendet. Synchronisierungsereignisse definieren aktive Bereiche ähnlich RGB-Schnittstellen. Die Synchronisierungsereignisse geben den Beginn und das Ende einer Synchronisierung an, ähnlich der RGB-Schnittstelle, um den aktiven Bereich von Pixeldaten darzustellen.

Die Synchronisierungsereignisse werden in kurzen Paketen gesendet, die den Standort und die Verandenlängen anzeigen. Diese Struktur ermöglicht eine präzise Steuerung des Timings, ohne während jedes Frames zwischen den Low Power- und High Speed-Modus zu wechseln.

Videomodus: Burst-Modus vs. Nicht-Burst-Modus

Im Burst-Modus werden die Pixeldaten komprimiert, um Zeit für die Schnittstellenebene zu reservieren, um auf niedrige Leistung zurückzukehren. Nicht-Burst-Modi verlassen sich auf Synchronisationsimpulse oder Ereignisse. Ein Sync-Impuls-Nicht-Burst-Modus erfordert die Definition von Anzeige-Impulsbreiten.

Der Burst-Modus hilft, den Stromverbrauch zu optimieren und gleichzeitig die Hochgeschwindigkeitsübertragung aufrechtzuerhalten. Nicht-Burst-Modi bieten mehr Flexibilität im Timing, können aber aufgrund der kontinuierlichen Signalisierung mehr Strom verbrauchen.

Überlegungen

Videomodus

Die Bedienung der Anzeige im Videomodus erfordert, dass die Pakete über die High-Speed-Schnittstelle in einem konstanten Strom gesendet werden. Während dies Echtzeit-Rendering gewährleistet, erhöht es auch den Systemleistungsverbrauch erheblich. Der Hostprozessor muss in der Lage sein, mit der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsrate zu kommunizieren und erfordert daher mehr Leistung, um im Hochgeschwindigkeitsmodus zu arbeiten.

Externes Speicher

Externer Speicher kann verwendet werden, um den Frame-Puffer fern vom Display zu speichern. Es stellt jedoch Herausforderungen wie Zeitbeschränkungen und zusätzlichen Energieverbrauch dar. Der Frame-Puffer muss kontinuierlich aktualisiert werden, um Flimmern und Bildverlust zu vermeiden.

Kosteneffizienz

Displays, die keinen internen Framebuffer-Speicherplatz enthalten, sind oft billiger. Diese Kosteneinsparung verlagert Verantwortlichkeiten wie Speichermanagement oder Synchronisierung auf Systemcontroller. Es gibt zwei Optionen, wenn der interne RAM nicht vom Display bereitgestellt wird. Der Hostprozessor kann Display-Speicher bereitstellen, wenn es ausreichend ist, um die High-Level-Grafik zu unterstützen. Die andere Option besteht darin, den Videomodus zu verwenden, in dem die Bilddaten gestreamt und nicht gespeichert werden.

FAQ (häufig gestellte Fragen)

Q1: Was macht MIPI DSI für Embedded-Systeme überlegen?
MIPI DSI-Displays haben den Vorteil einer hochwertigen Grafik bei reduzierter Komplexität bei Signalrouting, PCB-Design und Hardwarekosten.

Q2: Kann MIPI DSI bei geringer Leistung arbeiten?
Die MIPI DSI-Schnittstelle kann mit sehr geringer Leistung arbeiten, um die Batterielebensdauer zu erhalten.

Q3: Wie viele Peripheriegeräte kann MIPI DSI steuern?
Mit dieser virtuellen Kanal-ID kann der MIPI DSI bis zu vier Peripheriegeräte befehlen.

Q4: Was passiert, wenn mein Display keinen internen RAM hat?
Sie müssen den Videomodus verwenden oder einen externen Speicher zuweisen, der kontinuierliche Aktualisierungsraten unterstützt.

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