MIPI-CSI-2协议 – 小飞侠

整体结构

CSI-2为发送者和接收者数据传输和控制提供了规范，从物理上看包含了控制部分和数据传输部分。发送者作为从设备而接收者作为主设备。协议包含了三个层次：物理层、协议层和应用层。其作用为：

物理层：定义了物理链路的连接方式。
协议层：又分为三层（像素打包解包格式，低水平协议，链路管理），主要关于图像数据打包方式，以及处理多通路图像数据的方式等。
应用层：协议的最上层，和图像数据编解码等处理相关。

控制端（CCI）

控制端有2根双向线连接，兼容I2C，可以支持400KHz的数据传输。其读写都遵循I2C协议。包括单数据读写以及连续数据读写。最大支持16bit寄存器寻址，能够支持8bit，16bit，32bit，64bit数据宽度。寄存器数据发送顺序是由高到低。

物理层

物理层可以支持1到4条差分数据链路，以及一条时钟差分通路。为了适配不同链路数量的传输，其可以实现数据的多路转换。比如物理层有4路，而更上一层只有一个通路，那么由上层过来的数据可以被间隔的分配到每个物理通路上。

低水平协议（low level protocol）

低水平协议层定义了两种报文结构：长报文和短报文。两种报文都有开始和结束标志，之间是有效信息，之外是低能状态。

4.1 长报文

长报文包含报文头（数据类型ID、数据数量、ECC校验位），数据和16bit的checksum。数据数量是按照字节计算，最大可以到216

-1

个数据。ECC校验可以纠正1bit数据错误以及检测2bit数据错误。其中的有效图像数据长度可以任意，报文之间间隔距离也任意。对于YUV，RGB，RAW格式的数据，一个长报文中应该含有1行图像数据。对于在同一个通道内的同一帧数据中，每个长报文包含的数据应该相同。

4.2 短报文

短报文包含数据少，其没有checksum，报文头中的数据类型是从0x00-0x0F。短报文用于帧同步和行场同步，其数据区用于记录帧号和行号。记录帧号和行号的数据为16bit，不能为0。对于相同的虚拟通道中编码每次增加1。如果编号为0，表示帧和行编码没有使用。每次开始一帧，需要将行号复位到一个初始值。短报文的帧和行场用于同步有效图像数据。

4.3 数据标识（DI）

高2bit用于虚拟通道，低6bit是数据类型。虚拟通道支持4个，其和物理上支持的4个数据链路没有对应关系，虚拟通道可以方便不同通道处理不同类型的数据。数据类型可以支持64种，包括长短报文数据类型，图像数据类型，以及用户自定义类型。

4.4 ECC校验

由于报文头信息包含了重要的信息，所以使用了ECC校验可以用于纠正1bit错误，以及检测2bit错误，保证报文信息的正确率。ECC校验采用Hamming编码方式。汉明码的实现原则是在原来的数据插入k位数据作为校验位，把原来的N为数据变为m（m = n +k）位编码。其中编码时要满足以下原则：

Hamming码编码规则如下：

在新的编码的2^(k – 1)( k >= 0)位上填入0（即校验位），把新的编码的其余位把源码按原顺序填入。

校验位的编码方式为：第k位校验码从则从新的编码的第2^(k – 1)位开始，每计算2^(k – 1)位的异或，跳2^(k – 1)位，再计算下一组2^(k – 1)位的异或，填入2^(k – 1)位，比如：

（1）第1位校验码位于新的编码的第1位(2 ^(1-1) == 1)（汉明码从1位开始），计算1,3,5,7,9,11,13,15,…位的异或，填入新的编码的第1位。

（2）第2位校验码位于新的编码的第2位(2 ^(2-1) == 2)，计算2,3,6,7,10,11,14,15,…位的异或，填入新的编码的第2位。

数据检测是通过一个校验矩阵H来完成的，S=HP，P是接收到的数据，S被称作syndrome，其对应着数据中出错的位置。编码数据是通过生成矩阵G来产生的，即P=aG。

报文中使用了Hamming-modified编码（(72, 64)）中的（30,24），而为了能同时纠正1bit错误和检测2bit错误，又额外增加了1bit校验位。Syndrome和数据出错位置的关系是：