AN-2621: 利用2.3GHz高速双通道集成DCL ADATE334来生成MIPI C-PHY和D-PHY兼容波形

引言

ADATE334是一款完整的双通道自动测试设备(ATE)解决方案，用于执行驱动器、比较器和有源负载(DCL)、四象限每引脚参数测量单元(PPMU)的引脚电子功能。集成片内校准寄存器的专用16位DAC可提供器件工作所需的所有直流电平。

高压驱动器提供三种有源状态：高电平(VIH)、低电平(VIL)和端接模式，另外还有一种高阻抗状态(HiZ)。当驱动器未对线路进行有效端接时，集成动态钳位的抑制状态有利于传输线路反射的显著衰减。

开路驱动能力为-1.5V至+7.0V，支持各种ATE和仪器仪表应用。与高压驱动器配合工作的低压驱动器在 50Ω 环境下能够以高达 4.6Gbps 的速率提供25mVpp 至 600mVpp 信号。欲了解更多信息，请参阅ADATE334数据手册和功能框图。

MIPI 联盟提供了一系列相互补充又各具特点的专用物理层。MIPI C-PHY和MIPI D-PHY主要用于相机、显示和移动设备应用。ADATE334高压和低压驱动器可以组合使用，以生成与 MIPI C-PHY 和D-PHY 兼容的多电平波形。

ADATE334高速多路复用器和驱动器控制

ADATE334 利用内部高速多路复用器，将高速输入（DAT0、RCV0、DAT1 和 RCV1）映射到内部高压或低压驱动器控制信号。图1中的框图显示了内部多路复用器和输出驱动器的布置。内部多路复用器（ HV_DAT_x 、 HV_RCV_x 、 LV_VSWA_x 和LV_VSWB_x）生成内部高速高压驱动器控制信号（SELECTED_DAT_x 和 SELECTED_RCV_x）和低压驱动器控制信号（SELECTED_VSWA_x 和SELECTED_VSWB_x）。表 1 显示了高压驱动器控制信号如何决定高压驱动器输出的状态，表2显示了低压驱动器控制信号如何决定低压驱动器输出的状态。ADATE334输出是高压驱动器和低压驱动器输出之和。

内部多路复用器通过寄存器0x05控制进行选择，具体说明参见表3至表6。利用这些内部多路复用器，可以通过高速输入产生高压和低压驱动器输出的不同组合。

表1. 内部高压驱动器控制真值表
SELECTED_RCV_X	SELECTED_DAT_X	高压驱动器输出
0	0	VIL
0	1	VIH
1	0	VIT
1	1	VIT

表2. 内部低压驱动器控制真值表
SELECTED_VSWB_X	SELECTED_VSWA_X	低压驱动器输出
0	0	– ½ VSWA – ½ VSWB
0	1	−½ VSWB
1	0	−½ VSWA
1	1	−0(OFF)

高速多路复用器至驱动器输入选择

表3. HV_DAT_X映射到高压驱动器输入
HV_DAT_0[2:0] 地址 0x05[15:13]	SELECTED_DAT_0	HV_DAT_1[2:0] 地址 0x05[15:13]	SELECTED_DAT_1
000	DAT0	000	DAT1
001	DAT1	001	DAT0
010	DAT1	010	DAT0
011	保留	011	保留
100	保留	100	保留
101	保留	101	保留
110	保留	110	保留
111	高	111	高

表4. HV_RCV_X映射到高压驱动器输入
HV_RCV_0[1:0]地址 0x05[12:11]	SELECTED_RCV_0	HV_RCV_1[1:0] 地址 0x05[12:11]	SELECTED_RCV_1
00	RCV0	00	RCV1
01	RCV1	01	RCV0
10	RCV1	10	RCV0
11	低	11	低

表5. LV_VSWA_X映射到低压驱动器输入
LV_VSWA_0[1:0] 地址 0x05[10:9]	SELECTED_VSWA_0	LV_VSWA_1[1:0]地址 0x05[10:9]	SELECTED_VSWA_1
00	DAT0	00	DAT1
01	DAT1	01	DAT0
10	保留	10	保留
11	高	11	高

表6. LV_VSWB_X映射到低压驱动器输入
LV_VSWB_0[2:0] 地址 0x05[8:6]	SELECTED_VSWB_0	LV_VSWB_1[2:0] 地址 0x05[8:6]	SELECTED_VSWB_1
000	DAT0	000	DAT1
001	DAT1	001	DAT0
010	RCV0	010	RCV1
011	RCV1	011	RCV0
100	保留	100	保留
101	保留	101	保留
110	保留	110	保留
111	高	111	高

MIPI联盟

MIPI联盟支持众多需要高性能、低功耗串行接口的应用协议。MIPI C-PHY和D-PHY规范主要用于将相机和显示应用连接到主处理器。PHY功能包括用于快速数据传输的高速(HS)模式和用于控制目的的低功耗(LP)模式。C-PHY利用五个信号（LP-LOW、LP-HIGH、HS-LOW、HS-MID和HS-HIGH），可以在三个通道上组合以生成表7所列的状态。D-PHY利用四个信号电平（LP-LOW、LP-HIGH、HS-LOW和HS-HIGH），可以在两个通道上组合以生成表8所列的状态。

表7. C-PHY通道状态说明
状态代码	线路电压电平			高速	低功耗
状态代码	A线	B线	C线 /td>	突发模式	控制模式	逃逸模式
HS_+X	HS-HIGH	HS-LOW	HS-MID	+x 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS_–X	HS-LOW	HS-HIGH	HS-MID	–x 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS_+Y	HS-MID	HS-HIGH	HS-LOW	+y 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS_–Y	HS-MID	HS-LOW	HS-HIGH	–y 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS_+Z	HS-LOW	HS-MID	HS-HIGH	+z 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS_–Z	HS-HIGH	HS-MID	HS-LOW	–z 状态	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
LP-000	LP-LOW	LP-LOW	LP-LOW	N/A¹	桥接	间隔
LP-001	LP-LOW	LP-LOW	LP-HIGH	N/A¹	HS-Rqst	Mark-0
LP-100	LP-HIGH	LP-LOW	LP-LOW	N/A¹	LP-Rqst	Mark-1
LP-111	LP-HIGH	LP-HIGH	LP-HIGH	N/A¹	停止	N/A^{1, 3}

¹ N/A表示不适用。

²在高速传输期间，低功耗接收器在线路上观测到LP-000。

³如果逃逸模式期间出现LP-111，通道将返回到停止状态（控制模式LP-111）。

表8. D-PHY通道状态说明
状态代码	线路电压电平		高速	低功耗
状态代码	Dp线	Dn线	突发模式	控制模式	逃逸模式
HS-0	HS-LOW	HS-HIGH	差分-0	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
HS-1	HS-HIGH	HS-LOW	差分-1	N/A^{1, 2}	N/A^{1, 2}
LP-00	LP-LOW	LP-LOW	N/A¹	桥接	间隔
LP-01	LP-LOW	LP-HIGH	N/A¹	HS-Rqst	Mark-0
LP-10	LP-HIGH	LP-LOW	N/A¹	LP-Rqst	Mark-1
LP-11	LP-HIGH	LP-HIGH	N/A¹	停止	N/A^{1, 3}

¹ N/A表示不适用。

² 在高速传输期间，低功耗接收器在线路上观测到LP-00。

³ 如果逃逸模式期间出现LP-11，通道将返回到停止状态（控制模式LP-11）。

C-PHY驱动器示例

ADATE334可用于生成C-PHY使用的五个信号电平： LP-LOW、LP-HIGH、HS-LOW、HS-MID 和 HS-HIGH。HS 信号在较高速度下具有较小电压摆幅，可以通过低压驱动器生成。LP 信号在较低速度下具有较大电压摆幅，可以通过高压驱动器生成。

图3显示了C-PHY信号电平及相应ADATE334输出电压电平的示例。内部高速多路复用器可以结合高速输入（DAT0、RCV0、DAT1 和 RCV1）生成这些输出状态。表 9 显示了如何配置相关的ADATE334 寄存器以实现此示例配置。表11显示了相应的真值表，将高速输入状态映射到特定的高压驱动器和低压驱动器输出电平。在此配置下，RCV0和DAT0控制高压驱动器，DAT1b和RCV1b控制低压驱动器。图4显示了此配置下ADATE334的示波器图示例。

表9. C-PHY 驱动器模式寄存器设置示例
寄存器地址	名称	CHx值	CHx多路复用器输入
LOADCTL (0x05) [15:13]	HV_DAT_x[2:0]	000	DAT0
LOADCTL (0x05) [12:11]	HV_RCV_x[1:0]	00	RCV0
LOADCTL (0x05) [10:9]	LV_VSWA_x[1:0]	01	DAT1b
LOADCTL (0x05) [8:6]	LV_VSWB_x[2:0]	011	RCV1b
DRVCTL (0x03) [6]	DRIVE_VT_HIZ_x	1	N/A¹
DRVCTL (0x03) [5:3]	DRIVE_FORCE_STATE_x[2:0]	XXX	N/A¹
DRVCTL (0x03) [2]	DRIVE_FORCE_x	0	N/A¹
DRVCTL (0x03) [1:0]	DRIVE_ENABLE_x[1:0]	1X	N/A¹
¹N/A 表示不适用。

D-PHY驱动器示例

ADATE334可用于生成D-PHY使用的四个信号电平： LP-LOW、LP-HIGH、HS-LOW和HS-HIGH。HS信号在较高速度下具有较小电压摆幅，可以通过低压驱动器生成。LP信号在较低速度下具有较大电压摆幅，可以通过高压驱动器生成。

图5显示了D-PHY信号电平及相应ADATE334输出电压电平的示例。内部高速多路复用器可以结合高速输入（DAT0、RCV0、DAT1和RCV1）生成这些输出状态。表10显示了如何配置相关的ADATE334寄存器以实现此示例配置。表12显示了相应的真值表，将高速输入状态映射到特定的高压驱动器和低压驱动器输出电平。在此配置下，DAT0、DAT1和RCV0控制高压驱动器，RCV1控制低压驱动器。图6显示了此配置下ADATE334的示波器图示例。

表10. D-PHY驱动器模式寄存器设置示例
寄存器地址	名称	CH0值	CH0多路复用器输入	CH1值	CH1多路复用器输入
LOADCTL (0x05) [15:13]	HV_DAT_x[2:0]	000	DAT0	000	DAT1
LOADCTL (0x05) [12:11]	HV_RCV_x[1:0]	10	RCV1	00	RCV1
LOADCTL (0x05) [10:9]	LV_VSWA_x[1:0]	11	高	11	高
LOADCTL (0x05) [8:6]	LV_VSWB_x[2:0]	010	RCV0	011	RCV0b
DRVCTL (0x03) [6]	DRIVE_VT_HIZ_x	1	N/A¹	1	N/A¹
DRVCTL (0x03) [5:3]	DRIVE_FORCE_STATE_x[2:0]	XXX	N/A¹	XXX	N/A¹
DRVCTL (0x03) [2]	DRIVE_FORCE_x	0	N/A¹	0	N/A¹
DRVCTL (0x03) [1:0]	DRIVE_ENABLE_x[1:0]	1X	N/A¹	1X	N/A¹
¹N/A表示不适用。

表11. C-PHY驱动器模式用例示例
HV_DAT_0[2 :0]地址 0x05[15:13]	HV_RCV_0[1:0] 地址0x05[12:11]	LV_SWA_0[1 :0] 地址 0x05[10:9]	LV_SWB_0[ 2:0] 地址 0x05[8:6]	HV_DAT_1[2:0] 地址0x05[15:13]	HV_RCV_1[1:0] 地址0x05[12:11]	LV_SWA_1[1:0] 地址0x05[10:9]	LV_SWB_1[2:0] 地址0x05[8:6]	RCV 0	RCV 1	DAT 0	DAT 1	低压驱动器状态，通道x	高压驱动器状态，通道x	C-PHY 通道电平
负载控制寄存器， 0x05								高速输入
000 (DAT0)	00 (RCV0)	01 (DAT1b)	011 (RCV1b)	X	X	X	X	0	0	0	0	0	VIL	LP-LOW
								0	0	1	0	0	VIH	LP-HIGH
								1	1	X	1	– ½ VSWA ½ VSWB	VIT	HS-LOW
								1	0	X	1	– ½ VSWA	VIT	HS-MID
								1	0	X	0	0	VIT	HS-HIGH

表12. D-PHY驱动器模式用例示例
HV_DAT_0[2:0] 地址0x05[15:13]	HV_RCV_0[1:0] 地址0x05[12:11]	LV_SWA_0[1:0] 地址0x05[10:9]	LV_SWB_0[2:0] 地址0x05[8:6]	HV_DAT_1[2:0] 地址0x05[15:13]	HV_RCV_1[1:0] 地址0x05[12:11]	LV_SWA_1[1:0] 地址0x05[10:9]	LV_SWB_1[2:0] 地址0x05[8:6]	RCV 0	RCV 1	DAT 0	DAT 1	低压驱动器状态，通道0	高压驱动器状态，通道0	低压驱动器状态，通道1	高压驱动器状态，通道1	D-PHY状态代码
负载控制寄存器, 0x05								高速输入				Dp线		Dn线
000 (DAT0)	10 (RCV1)	11 (高)	010 (RCV0)	000 (DAT1)	00 (RCV1)	11 (高)	011 (RCV0b)	0	0	0	0	– ½ VSWB0	VIL0	0	VIL1	LP-00
								0	0	1	0	– ½ VSWB0	VIH0	0	VIL1	LP-10
								0	0	0	1	– ½ VSWB0	VIL0	0	VIH1	LP-01
								0	0	1	1	– ½ VSWB0	VIH0	0	VIH1	LP-11
								0	1	X	X	– ½ VSWB0	VIT0	0	VIT1	HS-0
								1	1	X	X	0	VIT0	– ½ VSWB1	VIT1	HS-1

参考文献

MIPI，2022，https://www.mipi.org/.

ADATE334 数据手册，《具有PPMU、电平设置DAC和片内校准寄存器的2.3 GHz双路集成DCL》，ADI公司。