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。

图1. ADATE334 功能框图

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)
图2. ADATE334 高速多路复用器至驱动器输入选择示意图和C-PHY输出示例

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
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/A1, 2 N/A1, 2
HS_–X HS-LOW HS-HIGH HS-MID –x 状态 N/A1, 2 N/A1, 2
HS_+Y HS-MID HS-HIGH HS-LOW +y 状态 N/A1, 2 N/A1, 2
HS_–Y HS-MID HS-LOW HS-HIGH –y 状态 N/A1, 2 N/A1, 2
HS_+Z HS-LOW HS-MID HS-HIGH +z 状态 N/A1, 2 N/A1, 2
HS_–Z HS-HIGH HS-MID HS-LOW –z 状态 N/A1, 2 N/A1, 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/A1, 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
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/A1, 2 N/A1, 2
HS-1 HS-HIGH HS-LOW 差分-1 N/A1, 2 N/A1, 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/A1, 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。

图3. C-PHY 单通道信号电平示例
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。
图4. C-PHY 波形示波器图,1Gbps

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。

图5. D-PHY单通道信号电平示例
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。
图6. D-PHY示波器图,1Gbps

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。