Niveles de interfaz y paquetes

Nivel de interfaz

Hay dos niveles de MIPI comunicaciones que están separadas en el nivel de interfaz y el nivel de paquete. La comunicación de bajo nivel se realiza a nivel de interfaz. El nivel de interfaz se utiliza para indicar los ajustes de potencia y velocidad de la pantalla. Soporta modos como baja potencia, ultra baja potencia y alta velocidad. Estos modos definen cómo el sistema transita entre enviar comandos y datos de imagen.

El nivel de interfaz está compuesto por diferentes estados que impulsan los datos diferencialmente tanto para el modo de alta velocidad como para el modo de baja potencia. La conmutación entre estos estados se gestiona conduciendo carriles positivos y negativos según códigos de estado definidos. El nivel de interfaz está determinado por la aplicación y las capacidades del procesador anfitrión.

Nivel de paquete

La comunicación a nivel de paquetes se utiliza cuando se envían datos de imagen a la pantalla en paquetes cortos (4 bytes) o largos (de 6 a 65.541 bytes). Esta capa maneja operaciones de nivel superior como la transmisión de comandos, píxeles de imagen y comprobación de errores.

Nivel de paquete: Paquetes cortos y largos

Los paquetes se envían en una secuencia específica para indicar el tamaño del paquete y los códigos de corrección de errores. Se pueden enviar paquetes cortos para comandos que no requieren datos. Estos se utilizan típicamente para el control del registro. Se pueden utilizar paquetes más largos para enviar comandos con múltiples bytes de datos y datos de imagen.

El primer byte es el byte de identificador de datos que incluye dos bits para el identificador de canal virtual. Esto permite controlar hasta cuatro periféricos a través de un solo MIPI DSI autobús. El recuento de palabras para los datos largos indicará cuántos bytes de datos seguirán.

Nivel de paquete: Corrección de errores

El controlador especifica la suma de comprobación y los bytes de corrección de errores para funciones específicas. Estos mecanismos aseguran una transmisión fiable a través de carriles diferenciales de alta velocidad, lo que es crítico en aplicaciones en tiempo real como la transmisión de vídeo.

Modos de video y comando

Modo de comando

El modo de comando se puede usar para las pantallas que tienen acceso a la memoria de memoria intermedia de fotogramas para mostrar imágenes. Este modo permite escribir directamente en registros de visualización utilizando paquetes cortos o largos. El modo de comando es lo que se ve típicamente con interfaces como SPI, MCU paralela 8080/6800 y controladores de pantalla I2C.

Este modo ofrece flexibilidad en operaciones de baja potencia ya que no requiere transmisión continua de píxeles. Se adapta a pantallas con memoria incorporada donde las imágenes pueden almacenarse temporalmente.

Modo de vídeo

El modo de vídeo es cuando los datos se envían como un flujo de píxeles en tiempo real. Este modo se basa en el procesador anfitrión para proporcionar un flujo constante de datos de imagen que se actualiza continuamente. Dado que no existe tampón de tramas en tales pantallas, toda la información de píxeles debe transmitirse en vivo.

Modo de vídeo: Estructura de paquetes de datos de píxeles RGB-565

La comunicación a nivel de paquetes en el modo de vídeo se envía como un flujo constante de píxeles en una secuencia específica. Los eventos de sincronización definen áreas activas similares a las interfaces RGB. Los eventos de sincronización especifican el comienzo y el final de una sincronización, similar a la interfaz RGB, para representar el área activa de datos de píxeles.

Los eventos de sincronización se envían en paquetes cortos que indican la ubicación y las longitudes del porche. Esta estructura permite un control preciso sobre el tiempo sin cambiar entre los modos de baja potencia y de alta velocidad durante cada fotograma.

Modo de vídeo: Burst Mode vs. No Burst Mode

En el modo de ráfaga, los datos de píxeles se comprimen para reservar tiempo para que el nivel de interfaz vuelva a baja potencia. Los modos no explosivos dependen de pulsos o eventos de sincronización. Un modo de pulso de sincronización sin explosión requerirá la definición de los anchos de pulso de visualización.

El modo Burst ayuda a optimizar el consumo de energía mientras mantiene la transmisión de alta velocidad. Los modos sin explosión ofrecen más flexibilidad en el tiempo, pero pueden consumir más energía debido a la señalización continua.

Consideraciones

Modo de vídeo

El funcionamiento de la pantalla en modo de vídeo requiere que los paquetes se envíen en un flujo constante utilizando el nivel de interfaz de alta velocidad. Si bien esto garantiza la representación en tiempo real, también aumenta significativamente el consumo de energía del sistema. El procesador anfitrión tendrá que poder comunicarse a la velocidad de transmisión de datos de alta velocidad y, como resultado, requerir más potencia para funcionar en el modo de alta velocidad.

Memoria externa

Se puede usar memoria externa para almacenar la memoria intermedia de fotogramas de forma remota desde la pantalla. Sin embargo, introduce desafíos como limitaciones de tiempo y uso adicional de energía. La memoria intermedia de fotogramas debe actualizarse continuamente para evitar parpadeos y pérdida de imagen.

Eficiencia de costes

Las pantallas que no contienen una ubicación de memoria de amortiguador de tramas interna suelen ser menos costosas. Este ahorro de costes cambia responsabilidades como la gestión de memoria o la sincronización a los controladores del sistema. Hay dos opciones disponibles cuando la pantalla no proporciona memoria RAM interna. El procesador anfitrión puede proporcionar memoria de visualización si hay suficiente para soportar los gráficos de alto nivel. La otra opción es usar el modo de vídeo donde los datos de imagen se transmiten y no se almacenan.

Preguntas frecuentes

Q1: ¿Qué hace que MIPI DSI sea superior para sistemas incrustados?
Las pantallas MIPI DSI tienen la ventaja de gráficos de alto nivel con una complejidad reducida de enrutamiento de señal, diseño de PCB y costos de hardware.

Q2: ¿Puede MIPI DSI operar a baja potencia?
La interfaz MIPI DSI puede funcionar a una potencia muy baja para preservar la vida útil de la batería.

Q3: ¿Cuántos periféricos puede controlar MIPI DSI?
El MIPI DSI puede comandar hasta cuatro periféricos utilizando este ID de canal virtual.

Q4: ¿Qué sucede si mi pantalla no tiene RAM interna?
Debe utilizar el modo de vídeo o asignar memoria externa capaz de soportar velocidades de actualización continuas.

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