CMOS系列(3)传输接口
<摘要>
传输接口用于将传感器采集到的图像数据传输到后续处理单元（如 ISP 或 FPGA 等）。主要有 MIPI、DVP、LVDS、Parallel、HISPI 以及索尼的 SLVS、Sub-LVDS、SLVS - EC 接口等。
MIPI
MIPI（Mobile Industry Processor Interface），是定义移动设备内置处理器接口的标准，指定了用于移动和便携式设备的接口，是一种高速接口标准。
MIPI 接口使用串行通信传输数据（减少线路），使用差分信号传输（噪声和干扰小），支持多路复用（节省空间和成本），支持不同的数据编码格式（包括 RGB、YUV 和 RAW 等），支持不同的数据位宽（包括 8 位、10 位和 12 位等）。MIPI 传输速率通常在几百 Mbps 到几 Gbps 之间，支持高清视频和高质量音频的传输，具体的传输速率取决于其使用的物理层协议。MIPI 联盟定义了多种物理层协议，包括 MIPI D-PHY（最高 1.5Gbps）、MIPI C-PHY（最高 6Gbps）和 MIPI M-PHY（最高 11.6Gbps）等。
MIPI 的 camera 接口叫 CSI，MIPI 的 display 接口叫 DSI。MIPI CSI 是移动设备和嵌入式视觉系统中最常用的高速串行接口，差分信号传输、点对点通信、通道数可选，目前版本为 CSI-2 和 CSI-3（高速）。MIPI 摄像头有三个电源：VDDIO（IO 电源），AVDD（模拟电源），DVDD（内核数字电源），不同 sensor 模组的摄像头供电不同，AVDD 有 2.8V 或 3.3V 的；DVDD 一般使用 1.5V 或更高，不同厂家的设计不同，1.5V 可能由 sensor 模组提供或外部供给，可以使用外部供电则建议使用外部供，电压需大于内部的 DVDD；VDDIO 电压应与 MIPI 信号线的电平一致，若信号线是 2.8V 电平，则 VDDIO 也应供 2.8V，有些 sensor 模组也可以不供 VDDIO，由内部提供。MIPI 总线速率 LVDS 接口耦合，走线必须差分等长，并且需要保护，对 PCB 走线以及阻抗控制要求高一点（一般来讲差分阻抗要求在 85 欧姆~125 欧姆之间）。
（注：除了 MIPI 之外，其它高速接口还包括 USB、雷电接口、HDMI、SATA、LVDS 等。MIPI 主要用于 SoC 和相机、或 SoC 和显示器之间的图像传输，搭载 SoC 的设备一般集成了完整的功能，MIPI 是用于内部连接这些集成设备的接口，普通消费者一般接触不到，故知名度不像 USB 或雷电接口那样高）
DVP
DVP（Digital Video Port）是并口，可以传输 8/10/12 bits 数据，速度较慢，传输的宽带低。DVP 总线 PCLK 极限约在 96M 左右，而且走线长度不能过长，所有 DVP 最大速率最好控制在 72M 以下，PCB layout 较容易画。DVP 占用的数据线较多，逻辑设计上也比较复杂，需要严格同步包括水平同步信号，垂直同步信号以及时钟信号，这对摄像头这端以及接收器这端都提出了较高的要求，同时，在高速传输的过程中，直接使用数字信号作为数据容易被其他外部信号干扰，不如差分信号的稳定性，这样也大大限制了其传输的速率以及相机最大能够实时传输的图像质量。MIPI 接口比 DVP 的接口信号线少，由于是低压差分信号，产生的干扰小，抗干扰能力也强。最重要的是 DVP 接口在信号完整性方面受限制，速率也受限制。500W 还可以勉强用 DVP，800W 及以上都采用 MIPI 接口。
LVDS
LVDS（Low Voltage Differential Signal），全称低电压差分信号，传输速率高、抗噪声和干扰能力强、功耗低，是物理层的标准。
单端信号使用相对于 GND 的电压电平来表达二进制值（常见的 CMOS 和 TTL 等 IO 标准就是单端的），差分信号通过控制电流流动的方向来表达 H 电平/L 电平。在 LVDS 的情况下，一般以 ±350mV 的幅度驱动。差分传输具有抗共模噪声、高数据速率、低功耗、低成本的优点。另外由于电流在两条差分线中流向相反的方向，因此产生的磁场抵消了差异。电路始终处于导通状态（H 电平和 L 电平中流过不同方向的电流），因此晶体管导通/关闭时不会产生开关噪声。
另外，信号转换时间（上升/下降时间）是高速传输信号的一个问题。这是因为如果高频信号的过渡时间较长，则幅度无法保持（电平会衰减）。为了缩短信号转变时间提高传输速率，降低信号幅度是有效的。如果振幅较低，则难以确保逻辑阈值的噪声容限，但差分传输方法本身抗噪声能力强，因此更容易降低振幅。实际 LVDS 使用条件下建议的最大数据速率为 655Mbps（理论无损传输线上的最大值为 1.923Gbps）。LVDS 接收器的输入阻抗非常高，因此流入电路的大部分电流流过 100Ω 终端电阻。终端电阻消耗的功率为 3.5mA*350mV = 1.2mW。与 CMOS 和 TTL 等单端传输方法相比，其功耗不到 1/10。
