MIPI DSI

概述

功能简介

DSI（Display Serial Interface）是由移动行业处理器接口联盟（Mobile Industry Processor Interface (MIPI) Alliance）制定的规范，旨在降低移动设备中显示控制器的成本。它以串行的方式发送像素数据或指令给外设（通常是LCD或者类似的显示设备），或从外设中读取状态信息或像素信息；它定义了主机、图像数据源和目标设备之间的串行总线和通信协议。

MIPI DSI具备高速模式和低速模式两种工作模式，全部数据通道都可以用于单向的高速传输，但只有第一个数据通道才可用于低速双向传输，从属端的状态信息、像素等是通过该数据通道返回。时钟通道专用于在高速传输数据的过程中传输同步时钟信号。

图1显示了简化的DSI接口。从概念上看，符合DSI的接口与基于DBI-2和DPI-2标准的接口具有相同的功能。它向外围设备传输像素或命令数据，并且可以从外围设备读取状态或像素信息。主要区别在于，DSI对所有像素数据、命令和事件进行序列化，而在传统接口中，这些像素数据、命令和事件通常需要附加控制信号才能在并行数据总线上传输。

图1 DSI发送、接收接口

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DSI标准对应D-PHY、DSI、DCS规范，可分为四层：

  • PHY Layer

    定义了传输媒介，输入/输出电路和和时钟和信号机制。PHY层指定传输介质(电导体)、输入/输出电路和从串行比特流中捕获“1”和“0”的时钟机制。这一部分的规范记录了传输介质的特性、信号的电气参数以及时钟与数据通道之间的时序关系。在DSI链路的发送端，并行数据、信号事件和命令按照包组织在协议层转换为包。协议层附加包协议信息和报头，然后通过Lane Management层向PHY发送完整的字节。数据由PHY进行序列化，并通过串行链路发送。DSI链路的接收端执行与发送端相反的操作，将数据包分解为并行的数据、信号事件和命令。如果有多个Lane, Lane管理层将字节分配给单独的物理层，每个Lane一个PHY。

  • Lane Management层

    负责发送和收集数据流到每条Lane。数据Lane的三种操作模式 ：espace mode，High-Speed(Burst) mode，Control mode。

  • Low Level Protocol层

    定义了如何组帧和解析以及错误检测等。

  • Application层

    描述高层编码和解析数据流。这一层描述了数据流中包含的数据的更高级的编码和解释。根据显示子系统架构的不同，它可能由具有指定格式的像素或编码的位流组成，或者由显示模块内的显示控制器解释的命令组成。DSI规范描述了像素值、位流、命令和命令参数到包集合中的字节的映射。

运作机制

MIPI DSI软件模块各分层的作用为：

  • 接口层：提供打开设备、写入数据和关闭设备的接口。
  • 核心层：主要提供绑定设备、初始化设备以及释放设备的能力。
  • 适配层：实现其它具体的功能。

说明：
核心层可以调用接口层的函数，核心层通过钩子函数调用适配层函数，从而适配层可以间接的调用接口层函数，但是不可逆转接口层调用适配层函数。

图2 DSI无服务模式结构图

image

约束与限制

由于使用无服务模式，MIPI_DSI接口暂不支持用户态使用。

使用指导

场景介绍

MIPI DSI主要用于连接显示屏。

接口说明

MIPI DSI模块提供的主要接口如表1所示，具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/mipi_dsi_if.h。

表1 MIPI DSI API接口功能介绍

功能分类 接口名
DevHandle MipiDsiOpen(uint8_t id) 获取MIPI DSI操作句柄
void MipiDsiClose(DevHandle handle) 释放MIPI DSI操作句柄
int32_t MipiDsiSetCfg(DevHandle handle, struct MipiCfg *cfg) 设置MIPI DSI相关配置
int32_t MipiDsiGetCfg(DevHandle handle, struct MipiCfg *cfg) 获取当前MIPI DSI相关配置
void MipiDsiSetLpMode(DevHandle handle) 设置MIPI DSI进入Low power模式
void MipiDsiSetHsMode(DevHandle handle) 设置MIPI DSI进入High speed模式
int32_t MipiDsiTx(DevHandle handle, struct DsiCmdDesc *cmd) DSI发送指令
int32_t MipiDsiRx(DevHandle handle, struct DsiCmdDesc *cmd, int32_t readLen, uint8_t *out) MIPI DSI按期望长度回读数据

开发步骤

使用MIPI DSI的一般流程如下图所示。

图3 MIPI DSI使用流程图

image

获取MIPI DSI操作句柄

在进行MIPI DSI进行通信前，首先要调用MipiDsiOpen获取操作句柄，该函数会返回指定通道ID的操作句柄。

DevHandle MipiDsiOpen(uint8_t id);

表2 MipiDsiOpen的参数和返回值描述

参数 参数描述
id MIPI DSI通道ID
返回值 返回值描述
NULL 获取失败
设备句柄 获取到指令通道的操作句柄, 类型为DevHandle

假设系统中的MIPI DSI通道为0，获取该通道操作句柄的示例如下：

DevHandle mipiDsiHandle = NULL;  /* 设备句柄 */
chnId = 0;      /* MIPI DSI通道ID */

/* 获取操作句柄 */
mipiDsiHandle = MipiDsiOpen(chnId);
if (mipiDsiHandle == NULL) {
    HDF_LOGE("MipiDsiOpen: failed\n");
    return;
}

MIPI DSI相应配置

  • 写入MIPI DSI配置

    int32_t MipiDsiSetCfg(DevHandle handle, struct MipiCfg *cfg);

    表3 MipiDsiSetCfg的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle 操作句柄
cfg MIPI DSI相应配置buf 指针
返回值 返回值描述
0 设置成功
负数 设置失败 
int32_t ret;
struct MipiCfg cfg = {0};

/* 当前对接的屏幕配置如下 */
cfg.lane = DSI_4_LANES;
cfg.mode = DSI_CMD_MODE;
cfg.burstMode = VIDEO_NON_BURST_MODE_SYNC_EVENTS;
cfg.format = FORMAT_RGB_24_BIT;
cfg.pixelClk = 174;
cfg.phyDataRate = 384;
cfg.timingInfo.hsaPixels = 50;
cfg.timingInfo.hbpPixels = 55;
cfg.timingInfo.hlinePixels = 1200;
cfg.timingInfo.yResLines = 1800;
cfg.timingInfo.vbpLines = 33;
cfg.timingInfo.vsaLines = 76;
cfg.timingInfo.vfpLines = 120;
cfg.timingInfo.xResPixels = 1342;
/* 写入配置数据 */
ret = MipiDsiSetCfg(mipiDsiHandle, &cfg);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("%s: SetMipiCfg fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    return -1;
}

  • 获取当前MIPI DSI的配置

    int32_t MipiDsiGetCfg(DevHandle handle, struct MipiCfg *cfg);

    表4 MipiDsiGetCfg的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle 操作句柄
cfg MIPI DSI相应配置buf 指针
返回值 返回值描述
0 获取成功
负数 获取失败 
int32_t ret;
struct MipiCfg cfg;
memset(&cfg, 0, sizeof(struct MipiCfg));
ret = MipiDsiGetCfg(mipiDsiHandle, &cfg);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("%s: GetMipiCfg fail!\n", __func__);
    return HDF_FAILURE;
}

发送/回读控制指令

  • 发送指令

    int32_t MipiDsiTx(PalHandle handle, struct DsiCmdDesc *cmd);

    表5 MipiDsiTx的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle 操作句柄
cmd 需要发送的指令数据指针
返回值 返回值描述
0 发送成功
负数 发送失败 
int32_t ret;
struct DsiCmdDesc *cmd = OsalMemCalloc(sizeof(struct DsiCmdDesc));
if (cmd == NULL) {
    return HDF_FAILURE;
}
cmd->dtype = DTYPE_DCS_WRITE;
cmd->dlen = 1;
cmd->payload = OsalMemCalloc(sizeof(uint8_t));
if (cmd->payload == NULL) {
    HdfFree(cmd);
    return HDF_FAILURE;
}
*(cmd->payload) = DTYPE_GEN_LWRITE;
MipiDsiSetLpMode(mipiHandle);
ret = MipiDsiTx(mipiHandle, cmd);
MipiDsiSetHsMode(mipiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("%s: PalMipiDsiTx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    HdfFree(cmd->payload);
    HdfFree(cmd);
    return HDF_FAILURE;
}
HdfFree(cmd->payload);
HdfFree(cmd);

  • 回读指令

    int32_t MipiDsiRx(DevHandle handle, struct DsiCmdDesc *cmd, uint32_t readLen, uint8_t *out);

    表6 MipiDsiRx的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle 操作句柄
cmd 需要回读的指令数据指针
readLen 期望回读的数据长度
out 回读的数据buf指针
返回值 返回值描述
0 获取成功
负数 获取失败 
int32_t ret;
uint8_t readVal = 0;

struct DsiCmdDesc *cmdRead = OsalMemCalloc(sizeof(struct DsiCmdDesc));
if (cmdRead == NULL) {
    return HDF_FAILURE;
}
cmdRead->dtype = DTYPE_DCS_READ;
cmdRead->dlen = 1;
cmdRead->payload = OsalMemCalloc(sizeof(uint8_t));
if (cmdRead->payload == NULL) {
    HdfFree(cmdRead);
    return HDF_FAILURE;
}
*(cmdRead->payload) = DDIC_REG_STATUS;
MipiDsiSetLpMode(mipiDsiHandle);
ret = MipiDsiRx(mipiDsiHandle, cmdRead, sizeof(readVal), &readVal);
MipiDsiSetHsMode(mipiDsiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
    HDF_LOGE("%s: MipiDsiRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
    HdfFree(cmdRead->payload);
    HdfFree(cmdRead);
    return HDF_FAILURE;
}
HdfFree(cmdRead->payload);
HdfFree(cmdRead);

释放MIPI DSI操作句柄

MIPI DSI使用完成之后，需要释放操作句柄，释放句柄的函数如下所示：

void MipiDsiClose(DevHandle handle);

该函数会释放掉由MipiDsiOpen申请的资源。

表7 MipiDsiClose的参数和返回值描述

参数 参数描述
handle MIPI DSI操作句柄 
MipiDsiClose(mipiHandle); /* 释放掉MIPI DSI操作句柄 */

使用实例

本例拟对Hi3516DV300开发板上MIPI DSI设备进行操作。

MIPI DSI完整的使用示例如下所示：

#include "hdf.h"
#include "mipi_dsi_if.h"

void PalMipiDsiTestSample(void)
{
    uint8_t chnId;
    int32_t ret;  
    DevHandle mipiDsiHandle = NULL;
    
    /* 设备通道编号 */
    chnId = 0; 
    /* 获取操作句柄 */
    mipiDsiHandle = MipiDsiOpen(chnId);
    if (mipiDsiHandle == NULL) {
        HDF_LOGE("MipiDsiOpen: failed!\n");
        return;
    }
    /* 配置相应参数 */
    struct MipiCfg cfg = {0};
    cfg.lane = DSI_4_LANES;
    cfg.mode = DSI_CMD_MODE;
    cfg.burstMode = VIDEO_NON_BURST_MODE_SYNC_EVENTS;
    cfg.format = FORMAT_RGB_24_BIT;
    cfg.pixelClk = 174;                      
    cfg.phyDataRate = 384;                 
    cfg.timingInfo.hsaPixels = 50;
    cfg.timingInfo.hbpPixels = 55;
    cfg.timingInfo.hlinePixels = 1200;
    cfg.timingInfo.yResLines = 1800;
    cfg.timingInfo.vbpLines = 33;
    cfg.timingInfo.vsaLines = 76;
    cfg.timingInfo.vfpLines = 120;
    cfg.timingInfo.xResPixels = 1342;
    /* 写入配置数据 */
    ret = MipiDsiSetCfg(mipiDsiHandle, &cfg);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("%s: SetMipiCfg fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        return;
    }
    /* 发送PANEL初始化指令 */
    struct DsiCmdDesc *cmd = OsalMemCalloc(sizeof(struct DsiCmdDesc));
    if (cmd == NULL) {
        return;
    }
    cmd->dtype = DTYPE_DCS_WRITE;
    cmd->dlen = 1;
    cmd->payload = OsalMemCalloc(sizeof(uint8_t));
    if (cmd->payload == NULL) {
        HdfFree(cmd);
        return;
    }
    *(cmd->payload) = DTYPE_GEN_LWRITE;
    MipiDsiSetLpMode(mipiHandle);
    ret = MipiDsiTx(mipiHandle, cmd);
    MipiDsiSetHsMode(mipiHandle);
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("%s: MipiDsiTx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        HdfFree(cmd->payload);
        HdfFree(cmd);
        return;
    }
    HdfFree(cmd->payload);
    HdfFree(cmd);
    /* 回读panel状态寄存器 */
    uint8_t readVal = 0;
    struct DsiCmdDesc *cmdRead = OsalMemCalloc(sizeof(struct DsiCmdDesc));
    if (cmdRead == NULL) {
        return;
    }
    cmdRead->dtype = DTYPE_DCS_READ;
    cmdRead->dlen = 1;
    cmdRead->payload = OsalMemCalloc(sizeof(uint8_t));
    if (cmdRead->payload == NULL) {
        HdfFree(cmdRead);
        return;
    }
    *(cmdRead->payload) = DDIC_REG_STATUS;
    MipiDsiSetLpMode(mipiDsiHandle);
    ret = MipiDsiRx(mipiDsiHandle, cmdRead, sizeof(readVal), &readVal);
    MipiDsiSetHsMode(mipiDsiHandle);
    if (ret != HDF_SUCCESS) {
        HDF_LOGE("%s: MipiDsiRx fail! ret=%d\n", __func__, ret);
        HdfFree(cmdRead->payload);
        HdfFree(cmdRead);
        return;
    }
    HdfFree(cmdRead->payload);
    HdfFree(cmdRead);
    /* 释放MIPI DSI设备句柄 */
    MipiDsiClose(handle); 
}