行动智慧装置与时俱进，MIPI 联盟标准规范再升级

随着 iPhone X 的发表，有果粉引颈期盼正式开卖的到来，也有人嫌贵冷眼看待；到 Google 并购 HTC 手机 Pixel 部门，要开始拓展自家的硬件手机大业，近日也推出了 Pixel 2 智能手机，行动智慧装置蔚为风潮的十年来，即便大家早就习以为常不觉新鲜，但可以想见的趋势，就是其功能和应用会越来越惊人以及成熟。

MIPI 联盟制定标准规范，简化日渐复杂的行动装置开发过程

当行动装置功能愈趋多元和成熟，像是搭载高画素的双镜头模组、AR 相机、4K UHD 屏幕、健康体适能感测，甚至是将来的 5G 通讯技术与新一代 GPS 卫星定位芯片等，所有这些界面（包括侦测器，屏幕和相机）都得整合在同一个装置中。

这就不能不提到 MIPI 联盟与其制定的行动规格了。MIPI 联盟成立于 2003 年，最初目的是为行动装置相机，以及其他多媒体零组件互相联系的复杂连接技术提供规格，同时推动智能手机产业创新的愿景，帮助公司加快设计上市的时间。如今，全世界每台智能手机上至少都采用了至少一种 MIPI 的规格。

随着产品尺寸精巧缩小的趋势，以及行动装置连结应用延伸至其他领域，如 PC、车用电子、物联网等等，MIPI 也持续更新相关规范作为因应。像是 MIPI CSI-2 v2.0 的更新版本 MIPI I3C，还有即将于 2017 年底发布的 MIPI CCS v1.0（相机命令集），他们加入了被广泛应用的 MIPI CSI-2、MIPI DSI、MIPI RFFE 还有 MIPI 实体层（包含 MIPI C-PHY、MIPI D-PHY 和 MIPI M-PHY），帮助开发人员更容易整合，并减少成本和上市时间。

MIPI 联盟是开放的会员制的全球合作组织，帮助厂商开发行动装置和相关开产品。目前在全球已超过 300 个会员公司，在台湾则有 33 个会员公司。

而为了能帮助台湾科技业开发者了解 MIPI 的行动装置界面规范，MIPI 联盟特地宣布，将于 2017 年 10 月 31日在新竹举办 MIPI DevCon 开发者大会。过去 MIPI 曾在台湾举办过会员大会，这次则是首次在台湾举办开发者大会。而为期一日的论坛，将提供知识教育、技术训练以及相互讨论交流平台。MIPI 联盟所推行的界面规范有四大类，提供行动装置内部有效相互串联的技术，分别是：多媒体（Multimedia）、芯片到芯片进程间通讯（Chip-to-Chip Inter Process Communications）、控制与数据（Control/Data）、除错与追踪（Debug/Trace）。以下我们就先来更新了解一下 MIPI 的界面规范。

▲ MIPI 联盟四大类界面规范（图片来源：MIPI Alliance）

最近更新的界面规范

• MIPI 相机串列界面（CSI-2 v2.0）

MIPI CSI-2 是行动产业中应用最广泛的相机界面，支援 1080p、4K、8K 的影片以及和高分辨率照片，让使用 CSI-2 的设计人员能够轻松地在行动装置上实现单镜头或多镜头相机。该界面还可用在头戴式 VR 中互连摄影机，汽车智慧应用的资讯娱乐、安全与手势控制系统，以及空拍机、智慧家电、3D脸部辨识及监控系统等。

CSI-2 v2.0 可以运用在 MIPI 联盟的 C-PHY 和 D-PHY 两种实体层。两种实体层规格都已经更新，来支援新的 CSI-2 v2.0，除了帮助设计人员利用最新升级功能，同时支援向下相容，让迁移到 CSI-2 v2.0 更方便，减少开发成本并加快新设计的上市时间。

MIPI CSI-2 v2.0 的关键增强功能包括：

1. RAW-16 和 RAW-20 的色彩深度大幅提升了场景内的高动态范围成像（High Dynamic Range，HDR）和讯号噪声比（Signal-to-Noise Ratio，SNR），为自驾车系统引入“先进视觉”​​。
2. 将虚拟通道从 4 个拓展到32个，以适应不断增加、具有各种数据型态的影像感测器，并支援先进驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance System，ADAS）的多重曝光与不同领域的感测器融合，提升防撞的能力。
3. 延迟减少和传输效率（Latency Reduction and Transport Efficiency，LRTE）让图像感测器的效能提升而不用增加系统成本，协助增进即时感知、处理和决策能力，并优化传输，降低接线数量、触发率和功耗。
4. 差动式脉冲编码调变（Differential Pulse Code Modulation，DPCM）12-10-12 压缩可降低带宽，同时为最关键的视觉应用，提供优越讯号噪声比且无压缩失真的影像。
5. 扰频功能，可降低功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）发射，尽量减少无线电干扰，进一步扩展更长通道的范围。
6. CSI-2 v2.0 还包括一个双向、双线、相容 I2C 的相机指令界面（CCI），主机处理器可以透过高速 D-PHY 或 C-PHY 界面进行图像流传输，并配置和控制相机。

• MIPI I3C

MIPI I3C 是将感测器连接到应用处理器的总线界面。它是一种核心感测器整合技术，可以将不同供应商的各个感测器结合在装置中，不但能将整合流程精简，也能提高成本效益。从智能手机、穿戴式装置到汽车安全系统，开发者都能透过 I3C 在各种行动产品上进行创新设计。

MIPI I3C 这项技术是基于上一代 I²C 的扩展，应用在标准 CMOS I/O 上，可以整合机械、动作、生物识别、环境，以及任何其他类型的感测器。它同时具备 I²C 以及 SPI（Serial Peripheral Interface，串列周边界面）的优点：保留了架构简单的双线（two-wire）界面，可以减少元件的接脚数和讯号路径，降低复杂性，并能向下相容 I²C，为系统设计人员提供更大的灵活性；此外，还支援至少 10 Mbps 的高资料传输速率（High Data Rate，HDR）模式。

I3C 还包含了多主机支援、动态定址、指令码相容性以及先进电源管理功能（如睡眠模式）等，并提供同步和异步时戳（Time-stamping），让只要是从各种感测器获取讯号的相关应用，都能提升准确性。它还可以快速批量和传输数据，可大幅降低主机处理器的功耗，且与过去相比性能大为提升。I3C 的开发，为产业界带来了能支援各种不同类型感测器的单一界面技术。

广泛使用的界面规范

• MIPI 显示器串列界面（MIPI DSI-2）

MIPI DSI-2 于 2016 年 1 月发布，支援未来行动装置显示器所需的超高清（4K）和更高分辨率，而分辨率的极限则取决于底​​层 MIPI 实体层的可用速度。

MIPI DSI-2 支援跟前身 MIPI DSI 一样的省电功能，并透过数据加扰（data scrambling）可以降低电磁干扰。此外，MIPI DSI-2 在分辨率方面也更具延伸性。

DSI-2 可以在 D-PHY 和 C-PHY 两种不同的实体层上使用，支援不同的配置，最多可达四个数据通道；此外，DSI-2 使用 MIPI 显示指令集（Display Command Set，DCS）中所定义的指令集，并且包含影片电子标准协会（Video Electronics Standards Association，VESA）的显示串流压缩标准。

虽然 MIPI DSI-2 的特性与 MIPI DSI 非常相似，但其主要区别在于其对 C-PHY 有支援，而且它在 D-PHY 上还向下相容 DSI。

报名 MIPI DevCon 开发者大会

面对行动装置产业所需的设计，MIPI 联盟规范提供的标准界面具备三大特点，包括高带宽性能、低功耗、低电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI），不同领域的开发者们若能受惠于深入认识 MIPI 相关规范与技术。在这次新竹举办的开发者大会中，涵跨穿戴式装置、物联网、汽车、以及 AR/VR 等领域的 MIPI 专家，将从技术角度分享实际经验，使用案例和应用实例。参加者还将能享有建立产业交流互动机会与参观相关产品展示。

（首图来源：Shutterstock）

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• 报名方式：相关细节与报名网址在此。
• 会议细节：MIPI DevCon 新竹市开发者大会议程