一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路及其运行方法技术

本发明专利技术涉及一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路及其运行方法，包括FPGA芯片、MIPI接口接收设备，通过电阻R1连接True LVDS接口的HS_O_P高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_P低速信号，电阻R1阻值范围50Ω～150Ω；通过电阻R2连接True LVDS接口的HS_O_N高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_N低速信号，电阻R2阻值范围50Ω～150Ω。本发明专利技术通过True LVDS接口、LVCMOS12接口与外围电阻的优化设计，实现了FPGA与MIPI接口接收设备间发送通路的高效数据传输，信号完整性好，传输速率高，功耗小，电阻数量少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种MIPI接口电路及其运行方法，尤其涉及一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路及其运行方法，属于MIPI协议的接口与FPGA的结合的

技术介绍
MIPI接口是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和规范，是目前主流的高速图像传输方式，已在虚拟现实头盔、无人机、智能手机、平板电脑、摄像机、可穿戴设备、人机界面(HMI)等领域得到了广泛应用。早期实现MIPI接口桥接功能主要依赖ASIC芯片，随着FPGA技术的不断发展和进步，MIPI接口的桥接芯片逐步被FPGA所取代。表1为MIPI接口输出的置流标准：表1参数描述最小典型最大单位VCMTXHS发送共模电压150200250mVVODHS发送差分电压140200270mV|△VOD|HS两路差分信号偏差--14mVZOS单端输出阻抗405062.5Ω|△ZOS|单端输出阻抗偏差--10％图1为MIPI接口电平技术规范示意图，从图1中可以看到，HS模式时共模电压典型值在200mV，差分摆幅典型值在200mV；LP模式时信号电平幅度1.2V。MIPI接口的输出有两种工作模式，在高速模式下(HS)，输出以小幅差分的形式出现。在低功耗模式下(LP)，输出变成LVCMOS1.2V标准，以两个单端输出的形式出现。这样的IO设计比较复杂。FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。有人利用FPGA的可编程IO的特点，用FPGA的差分输出及两个LVCMOS1.2V输出，利用片外分压电阻网络，实现了MIPI的输出解决方案。如图2所示。图2为现有技术中MIPI接口电路的电路图。图2中，采用LVDS25E接口，通过LVDS25E接口和LVCMOS12间连接分压电阻网络实现与MIPI接口的端口特性匹配。该方案由于在HS端串入330Ω阻值，造成高速传输时功耗加大，且传输速率受限，时钟速率仅能达到400MHz左右；另一个缺点是每路差分信号需要电阻数量比本专利技术多两个，五路MIPI差分信号要多出十个电阻，对消费类设备放置空间也造成不小的压力。LVDS，即LowVoltageDifferentialSignaling，是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司(美国国家半导体公司)为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。目前，LVDS输出接口在17in及以上液晶显示器中得到了广泛的应用。如何基于True LVDS接口标准实现一种信号完整性好、传输速率高、功耗小的电路成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有FPGA与MIPI接口接收设备间的发送电路的不足，本专利技术提供了一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路；MIPI物理层支持HS(High Speed)和LP(Low Power)两种工作模式。HS模式下，采用低压差分信号，差分幅度140～270mV，静态共模电压150mV～250mV，数据速率为80Mbps～1Gbps。LP模式下，采用单端信号，信号幅度1.2V，数据速率小于10Mbps。True LVDS接口输出静态共模电压约1.2V，差分幅度在400mV左右。为了实现FPGA与MIPI设备间发送通路的接口匹配，本专利技术结合True LVDS和LVCMOS12接口特性，通过True LVDS接口与LVCMOS12接口间串入电阻实现MIPI接口幅度和共模电压的匹配。通过优化电阻阻值可实现多种高速速率下的MIPI数据传输。本专利技术还提供了上述电路的运行方法。本专利技术的技术方案为：一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路，包括FPGA芯片、MIPI接口接收设备，MIPI_O_P差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_P高速信号和LP_O_P低速信号；MIPI_O_N差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_N高速信号和LP_O_N低速信号；通过电阻R1连接True LVDS接口的HS_O_P高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_P低速信号，电阻R1阻值范围50Ω～150Ω；阻值可根据实际PCB线的阻抗来匹配。通过电阻R2连接True LVDS接口的HS_O_N高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_N低速信号，电阻R2阻值范围50Ω～150Ω。阻值可根据实际PCB线的阻抗来匹配。HS模式启用时，True LVDS驱动信号线，此时LVCMOS12接口输出为0；LP模式启用时，LVCMOS12驱动信号线，此时True LVDS为高阻状态。电阻R1、电阻R2同时起到终端电阻作用，保持信号完整性，电阻R1、电阻R2位置尽可能靠近MIPI接口接收设备的输入管脚；进一步优选的，电阻R1阻值范围90Ω～110Ω，电阻R2阻值范围90Ω～110Ω。以实现MIPI接口电路的高速、稳定传输。差分信号线需等长处理。特别优选的，传输时钟速率500MHz，电阻R1阻值为100Ω，电阻R2阻值为100Ω。上述基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路的运行方法，具体步骤包括：LP_O_P低速信号经过电阻R1后与HS_O_P高速信号并为MIPI_O_P信号，连接到MIPI接口接收设备，LP_O_N低速信号经过电阻R2后与HS_O_N高速信号并为MIPI_O_N信号，连接到MIPI接口接收设备。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用FPGA解决方案，充分发挥其丰富的I/O电平资源和I/O接口性能，通过True LVDS接口、LVCMOS12接口与外围电阻的优化设计，实现了FPGA与MIPI接口接收设备间发送通路的高效数据传输，具有信号完整性好、传输速率高、功耗小、电阻数量少等特点，传输时钟速率可达到900MHz，比现有方案提高1倍多；由于HS通路上没有电阻，所以相比现有方案功耗大大降低；电阻网络采用两个电阻，相比现有方案的四个电阻，减少了一半。同时具有通用性和可移植性。附图说明图1为MIPI接口电平技术规范示意图。图2为现有技术中MIPI接口电路的电路图。图3为本专利技术基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路的电路图。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本专利技术作进一步限定，但不限于此。实施例1一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路，如图3所示，包括FPGA芯片、MIPI接口接收设备，MIPI_O_P差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_P高速信号和LP_O_P低速信号；MIPI_O_N差分正极性信号接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路，其特征在于，包括FPGA芯片、MIPI接口接收设备，MIPI_O_P差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_P高速信号和LP_O_P低速信号；MIPI_O_N差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_N高速信号和LP_O_N低速信号；通过电阻R1连接True LVDS接口的HS_O_P高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_P低速信号，电阻R1阻值范围50Ω～150Ω；通过电阻R2连接True LVDS接口的HS_O_N高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_N低速信号，电阻R2阻值范围50Ω～150Ω。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA True LVDS接口的MIPI接口电路，其特征在于，包括FPGA芯片、MIPI接口接收设备，MIPI_O_P差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_P高速信号和LP_O_P低速信号；MIPI_O_N差分正极性信号接收信号传送到所述FPGA芯片中的I/O时分为HS_O_N高速信号和LP_O_N低速信号；通过电阻R1连接True LVDS接口的HS_O_P高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_P低速信号，电阻R1阻值范围50Ω～150Ω；通过电阻R2连接True LVDS接口的HS_O_N高速信号和LVCMOS12接口的LP_O_N低速信号，电阻R2阻值范围50Ω～150Ω。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱璟辉，高彬，葛庆国，
申请(专利权)人：广东高云半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44