MIPIインターフェイス、プロトコル、および規格の理解:包括的なガイド

モバイルおよび電子機器の開発における多くの進歩は、接続規格の開発によって大幅に促進されたことが証明されています。これらのうち、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)テクノロジーは、コンポーネント間のデータ通信のパフォーマンスと効率への貢献として注目できます。この特定の記事は、MIPIインターフェース、プロトコル、および標準、および現在のエレクトロニクス時代におけるそれらの重要な役割に関する深い知識を提供することを目的としています。

1.MIPIとは何ですか?

MIPI(Mobile Industrial Processor Interface)は、周辺機器やセンサーをモバイルデバイス内の組み込みプロセッサに接続するために、MIPI Allianceによって開発された標準化されたインターフェースのセットです。このインターフェースは、低電力、高速、および柔軟性に設計されているため、スマートフォンやタブレットなどのモバイルデバイスでの使用に最適です。これは、モバイルデバイスと電子機器コンポーネント間の高速データ転送を容易にするように設計されています。MIPI Allianceは、2003年に業界のリーダーによって結成され、モバイルおよびモバイルの影響を受ける業界におけるインターフェースのオープンスタンダードを開発および推進しています。

2.MIPI インターフェイスについて

電子機器のインターフェースは、情報が渡される共有境界です。MIPIインターフェースには、MIPI-CSI2、MIPI D-PHY、MIPI C-PHY、MIPI M-PHY、MIPI I3Cなど、さまざまなタイプがあります。各インターフェースには特定の目的があり、データレート、消費電力、および物理層の実装に関して異なる特性があります。

• MIPI CSI(カメラシリアルインターフェース): カメラセンサーとプロセッサーの接続に使用され、画像データの高速伝送を可能にします。
• MIPI DSI (ディスプレイシリアルインターフェース): ディスプレイをプロセッサに接続し、効率的な通信と高品質のビジュアル出力を確保します。
• MIPI C-PHY および D-PHY: 高速データ転送のための物理層インターフェース。C-PHYは三相符号化を使用し、D-PHYは差動信号方式を採用しています。

これらのインターフェースは、スペースと電力効率が最優先されるスマートフォン、タブレット、その他のポータブルデバイスにとって重要です。

2.1MIPIプロトコルの探索

MIPIプロトコル データ交換のルールを管理します。ザミピ-プロトコルには以下が含まれます。

• MIPI CSI-2(MIPIカメラシリアルインターフェース):広く使用されているMIPIコネクタ カメラ接続用で、高解像度のイメージセンサーとビデオアプリケーションをサポートします。これにより、低消費電力と効率的なデータ転送が保証されます。
• MIPI DSI-2(MIPIディスプレイシリアルインターフェース): ディスプレイインターフェイス用に設計されており、高解像度画面をサポートし、低遅延と高帯域幅で視覚体験を向上させます。

MIPIプロトコルは、異なるコンポーネント間の互換性と相互運用性を確保し、シームレスな通信と機能を可能にします。

2.2MIPIスタンダード

規格は、一貫性と信頼性を確保するために重要です。主なMIPI標準は次のとおりです。

• MIPI CSI-2: カメラのインターフェースを定義し、最大 8K の解像度をサポートします。
• MIPI DSI-2: ディスプレイのインターフェイスを指定し、高いリフレッシュ レートと低消費電力を確保します。
• MIPI I3Cの I2Cと比較して高い性能と電力効率を提供する次世代のセンサーインターフェース。
• MIPI UniProの特長: デバイス内のさまざまなサブシステムを相互接続するための汎用性の高い規格です。

これらの標準に準拠することで、デバイスが効果的に通信できるようになり、パフォーマンスとユーザーエクスペリエンスが向上します。

2.3MIPIアーキテクチャ

MIPIシステムのアーキテクチャは、効率的なデータ転送をサポートするように設計されています。主なコンポーネントは次のとおりです。

• コント ローラー：コンポーネント間のデータフローを管理します。
• 物理層 (PHY): 信頼性の高い信号伝送を確保します。
• プロトコルレイヤー: データ交換のルールを管理します。

この階層型アーキテクチャにより、デバイスのさまざまな部分間で高性能で堅牢な通信が可能になります。

3.mipiカメラはどのように機能しますか?

現在、基本的にすべてのスマートフォン端末にカメラが搭載されています。最も安価なスマートフォンモデルでさえ、カメラが組み込まれています。このソーシャルメディアのデジタル時代では、モバイルカメラはあらゆるタイプのモバイルユーザーにとって必需品です。

MIPIインターフェースをサポートするカメラセンサーは、MIPIカメラと呼ばれます。これらのカメラは、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、その他のポータブルデバイスで一般的に使用されています。

モバイルデバイス用のエンベデッドビジョンシステムは、通常、次のコンポーネントで構成されています。

• イメージセンサー:このコンポーネントには、画像のキャプチャと、そのデジタル化方法が含まれます。
• MIPIインターフェース: このインターフェースは、基本的にカメラセンサーとホストプロセッサの間のブリッジとして機能します。MIPIは、デジタル画像の転送に使用する物理層とプロトコル層を指定するインターフェースです。
• レンズ：外側から内側へ:レンズを介して、外部光はIRフィルターによって処理され、センサー表面に焦点を合わせて、レンズを通過する光から電気信号を生成します。その後、信号は内部A/Dによってデジタル化されます。

したがって、mipiカメラは次のように機能します-イメージセンサーの助けを借りて画像が記録され、次に画像がデジタルドメインに変換され、最後に、信号がMIPIインターフェイスを介してプロセッサに送信されます。プロセッサは後でオブジェクトのデジタル画像を変換し、画面に表示します。

4.mipiの進化の歴史

4.1MIPI CSI-1

MIPI CSI-1は、組み込みカメラとホストプロセッサ間の接続プロトコルを規定したMIPIインターフェースアーキテクチャの最初のバージョンでした。

カメラシリアルインターフェース1(CSI-1)MIPIは、ハンドヘルドモバイルコンピューティングデバイスの組み込み処理プラットフォームにカメラセンサー信号を送信するために使用される通信プロトコルでした。このプロトコルは、カメラ センサーから組み込みプロセッサに画像を転送するためのカメラ センサーと組み込みプロセッサ間の相互接続を設計するために MIPI Alliance によって提供されたカメラ インターフェイスの物理層およびプロトコル層の仕様に基づいています。

MIPI CSI-1 仕様の物理層とプロトコル層は、物理層の電気的特性と信号特性、およびプロトコル層のプロトコルとパケット構造をそれぞれ決定しました。また、カメラとホストプロセッサ間で画像データ、制御データ、およびその他の情報を転送するためにも使用されました。MIPI CSI-1は差動信号方式を採用し、最大1Gbpsのデータ転送速度を提供することができました。

MIPI CSI-1 プロトコルはレガシー プロトコルであり、CSI-2 や CSI-3 などの高度な後継プロトコルによって非推奨になりました。CSI-1インターフェースはほぼ廃止されていますが、一部のレガシーシステムではまだ見られます。

4.2MIPI CSI-2

MIPI CSI-2 は、カメラシリアルインターフェイスとも呼ばれる第2世代のMIPI CSIインターフェイスです。CSI-1プロトコルと同様に、MIPI CSI-2 また、MIPI Allianceフレームワークに基づいて開発されており、モバイルエンベデッドビジョンシステムでの画像データ転送用の物理レイヤーとプロトコルレイヤーを網羅しています。

現時点では、MIPI CSI 2 インターフェースは、スマートフォンやタブレットのカメラプロセッサ接続の主流ソリューションと見なされています。前述のように、MIPI CSI-2 はカメラ センサーと組み込みプロセッサによって広くサポートされています。CSI-2 プロトコルは、元の CSI-1 プロトコルと比較して、より優れた機能と追加の特性を提供します。MIPI CSI 2 は、より一般的なシリアルリンク上で高い転送速度を提供する目的で開発された別のインターフェース規格であり、同様の方法で差動信号を利用します。MIPI CSIの1 最大3のデータレートを提供しながら。5 Gbpsです。

MIPIの最初のバージョンCSI2 は 2005 年にリリースされ、次のプロトコル層で構成されていました。

• 物理レイヤー
• レーン マージ レイヤー
• 低レベルのプロトコルレイヤー
• ピクセルからバイトへの変換レイヤー
• アプリケーション層

2017年には、MIPI CSI-2の2番目のバージョンがリリースされました。このバージョンは、RAW-16およびRAW-20の色深度、32の仮想チャネル、およびLRTE(低遅延削減と転送効率)を特徴としていました。の 3 番目のバージョンCSI2 2019年にリリースされたプロトコルには、CSI-2のRAW-24色深度が含まれています。

主要部分はMIPI CSI-2規格で構成されており、CSI-2EとCSI-2EはMIPI CSI-2の拡張と見なされます。これらの拡張機能は、より高いデータ レート、より長いケーブル、改善されたエラー制御などの追加サポートを提供するのに役立ちます。

MIPI CSI-2は一般的に使用されており、高性能領域を備えているため、MIPI CSI-2は自律走行車、ドローン、スマートコネクテッドシティ、生物医学イメージング、およびロボット工学に適用されます。

5.mipiインターフェースをカメラのコネクタインターフェースとして使用する利点

USBカメラとmipiカメラは、現在モバイルデバイスや組み込みビジョンシステムで広く使用されている2種類のカメラセンサーです

モバイルデバイスや組み込みビジョンシステムに mipi カメラを使用する理由はいくつかあります。

• 生態系： MIPIアライアンスは、イメージセンサー、レンズなどのコンポーネントと互換性があり、MIPIカメラに基づくシステムの開発を容易にするのに最適なレンズのコミュニティを持っています。
• サイズとフォームファクター:MIPIカメラは、USBカメラよりも物理的に小さくスリムであるため、小型でスリムなデバイスへの統合に適しています。
• 柔軟性:柔軟性: MIPIカメラ は、USBカメラとは異なり、多くの種類のプロセッサやイメージセンサーと互換性があります。
• データレート: ザMIPIカメラ は、USBカメラよりもはるかに高いデータレートで画像データをストリーミングできるため、高解像度および高フレームレートのアプリケーションに役立ちます。
• 消費電力: CSIカメラ 非常にエネルギー効率が高いため、ハンドヘルドデバイスやバッテリーで動作するデバイスで使用できます。

6.MIPI技術の今後の動向

の未来ミピ テクノロジーは有望であり、次のようなトレンドがあります。

• AI統合: 人工知能でデバイスの機能を強化し、機能を向上させます。
• 高帯域幅インターフェース: 8Kビデオ以上をサポートします。
• エネルギー効率の向上: 消費電力を削減してバッテリー寿命を延ばします。

これらの進歩は、エレクトロニクス業界のイノベーションを引き続き推進します。

ある全部でll,MIPI技術は、電子機器内のコネクティビティに革命をもたらし、電力効率を維持しながら効率的で高速なデータ転送を実現しました。MIPIインターフェース、プロトコル、および規格を理解することは、現代の電子機器の開発に携わるすべての人にとって非常に重要です。テクノロジーが進化するにつれて、MIPIは最前線に立ち続け、デバイスパフォーマンスの新たな可能性と改善を推進します。

FAQ：

MIPI C-PHYとD-PHYの違いは何ですか?

MIPI C-PHYは、3フェーズエンコーディング方式を使用してデータを送信し、より少ないピンでより高い帯域幅を提供します。MIPI D-PHYは差動信号を使用するため、よりシンプルですが、データレートを高くするためにより多くのピンが必要になる場合があります。

新しいデザインにMIPIインターフェースを実装する方法

MIPIインターフェースの実装には、適切なMIPI仕様の選択、互換性のあるコンポーネントの統合、および最適なパフォーマンスと相互運用性のためのMIPI規格への準拠の確保が含まれます。