DSI / CSI

 

  1.  DSI / CSI 란?

  DSI (Display Serial Interface) : AP(호스트)와 Display Module 사이의 고속 시리얼 인터페이스를 정의한 표준

  CSI (Camera Serial interface)는 AP와 카메라를 연결하는 인터페이스에 관한 표준

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DSI (Display Serial Interface)는 디스플레이를 위한 규격이다. MIPI 물리 계층인 D-PHY를 사용하며, MIPI Display Command Set(MIPI DCS)를 사용한다.

※ DSI Block Diagram

 

 

 

  2.  MIPI DSI / CSI

 

  2.1  MIPI DSI & CSI 시스템 구성도

 

 

 

  2.2  MIPI Physical Layers

 

MIPI에서는 30개가 넘는 사양서를 정의하고 있는데, 그 중에 물리 계층에 대한 사양서가 3개 존재한다.

카메라와 디스플레이와의 인터페이스를 위해 2009년에 소개됐었던 D-PHY, 그리고 카메라-디스플레이와의 인터페이스를 개선하여 2014년에 소개된 C-PHY가 있다.

 

D-PHY의 D는 로마숫자로 500을 의미하는데, 이는 D-PHY의 데이터 전송 속도(500-1000Mbit/s)를 의미한다.

C-PHY의 C는 로마숫자로 100을 의미한다.

 

 

Ⅰ. D-PHY

디스플레이와 카메라를 위해 사용되고, 고속 통신이 가능하며, 비용 효율을 고려했다.

D-PHY는 일반적인 물리 계층 (PHY)이 담당하는 기본적인 역할을 수행한다.

실제 데이터의 시작과 끝을 알리는 SoT(Start of packet)/EoT(End of packet)을 추가하고 송신을 위해 병렬데이터를 직렬로 변환하거나, 수신된 직렬 데이터를 병렬로 전환하는 작업을 수행한다.

또한 고속 영상 데이터 전송을 위한 클럭 신호를 전송하기 위해 클럭 시스템을 관리한다.

 

Ⅱ. C-PHY

C-PHY는 D-PHY를 개선했다. 따라서, C-PHY도 D-PHY와 마찬가지로 카메라와 디스플레이 어플리케이션 프로세서와 연결하기 위해서 사용된다.

 

 

Ⅲ. D-PHY와 C-PHY의 차이점

D-PHY와 C-PHY의 가장 큰 차이점은 연결 방식이다.

 

D-PHY는 1개의 Clock Lane과 최대 4개의 Data Lane으로 구성되어 있으며, 레인당 2개의 핀(라인)이 필요하여 총 필요한 핀(라인)의 수는 10개이다.

 

C-PHY는 최대 3개의 Data Lane만 있으며, D-PHY와 다르게 1개 레인당 3개의 핀(라인)이 사용된다. 클럭은 별도의 레인이 없고 전송되는 데이터에 임베디드 시키게 된다.

따라서, 데이터를 받는 쪽에서 임베디드된 클럭을 찾아내는 CDR (Clock Data Recovery) 모듈이 사용된다.

 

C-PHY에서 하나의 레인은 3개의 라인으로 구성되고, 각각의 라인은 High, Middle, Low의 신호를 전송한다.

따라서, 하나의 레인으로 총 27종류(3x3x3)의 신호를 보낼 수 있다.

 

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[표] D-PHY, M-PHY, C-PHY 비교 표

​	M-PHY v3.1	D-PHY v1.2	C-PHY v1.0
주된 용도	성능 위주, 양방향, 패킷을 사용한 네트워크 지원	비용 절감, 스트리밍, 단방향, 저속	비용 절감, 스트리밍, 단방향, 저속
고속신호 전송시 클럭	전송 데이터에 클럭을 임베디드함	별도의 클럭 라인(DDR Source-Sync 클럭)	전송 데이터에 클럭을 임베디드함
채널 보상	이퀄라이제이션	클럭 대비 데이터 스큐(skew) 조정	데이터 신호의 토글(toggle) 빈도 줄이는 부호화
최소 구성과 최소 핀수	송신용 레인 하나와 수신용 레인 하나. 4핀	하나의 데이터 레인과 하나의 클럭 레인,4 핀	하나의 레인(trio), 3 핀
송신기의 최대 스윙 진폭(swing amplitude)	작은 진폭(Small Amplitude: 250mV (최고치) 큰 진폭(Large Amplitude: 500mV (최고치)	저전력 모드: 1300mV (최고치) 고속모드: 360mV (최고치)	저전력모드: 1300mV (최고치) 고속모드: 425mV (최고치)
레인당 데이터 전송 속도(고속 모드)	HS-G1: 1.25, 1.45 Gb/s HS-G2: 2.5, 2.9 Gb/s HS-G3: 5.0, 5.8 Gb/s (8B10B 라인 부호화 사용됨)	80 Mbps to ~2.5 Gbps (레인 묶음 방식)	80 Msym/s to 2.5 Gsym/s x 2.28 bits/sym, or max 5.7 Gbps (레인 묶음 방식)
레인당 데이터 전송 속도 (저전력 모드)	10kbps – 600 Mbps	< 10 Mbps	< 10 Mbps
포트 당 대역폭 (3 or 4 레인)	~ 4.0 – 18.6 Gb/s (레인 묶음)	4 레인 포트 당 최대 ~10 Gbps	3 레인 포트 당 최대 ~ 17.1 Gbps
포트 당 핀수(3 or 4 레인)	10 (송신 용 4 레인, 수신용 1 레인)	10 (4 레인, 클럭용 1 레인)	9 (3 레인)

 

실제 사용

MIPI인터페이스는 직접회로(IC, 칩)간의 연결을 규정하기 때문에 HDMI나 DP 와 같은 케이블이나 커넥터에 대한 내용이 없다. 개발자는 필요에 따라 다양한 형태의 케이블이나 커넥터를 선택해 사용할 수 없다는 뜻이다.

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  2.3  DSI의 Mode

 

 

DSI는 명령어 모드(Command Mode)와 비디오 모드(Video Mode)가 있다.

 

명령어 모드는 디스플레이 모듈에 별도의 메모리가 있어서 버퍼 역할을 할 수 있고, 디스플레이 모듈 자체적으로 화면을 리프레쉬할 수 있는 경우이다. 여기에서 명령어란 DSI규격에 정의되어 있는 Display Command Set(MIPI DCS)를 의미한다.

 

비디오 모드는 디스플레이 모듈에 별도의 메모리가 없고, 호스트 프로세서가 직접적으로 화면을 제어하는 경우이다.