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D-PHY MIPI双相机/双显示屏应用中的模拟开关

导读: 本文描述如何利用模拟开关,让原有处理器能够在不影响现有系统架构的条件下,轻松与双相机或双显示屏连接,并且在实际应用中通过隔离加载在MIPI总线上的第二个相机(或显示屏)的传输线影响来增强系统性能。

  移动行业处理器接口联盟(MIPI)标准在移动设备行业日益流行。现在的移动设备普遍都带有双屏显示和/或双相机架构,尤其是在中高端产品中。MIPI标准最初定义为点到点架构,故第一代处理器、传感器模块和显示屏都只有单个MIPI端口。

  本文描述如何利用模拟开关,让原有处理器能够在不影响现有系统架构的条件下,轻松与双相机或双显示屏连接,并且在实际应用中通过隔离加载在MIPI总线上的第二个相机(或显示屏)的传输线影响来增强系统性能。此外,模拟开关具有双向能力,还能够实现协处理器到单个相机或显示屏的多路复用,同时不影响性能。

  随着新型概念手机向三屏显示发展,模拟开关多路器甚至对更先进的带2个MIPI端口的处理器也大有益处。因此,了解模拟开关的使用方法及其优点将有助于改进或升级移动设备通过原有或下一代处理器而实现的功能。

  在对开关应用予以深入讨论之前,我们简要总结一下移动设备目前存在的可推动模拟开关运用的一些发展趋势。

  消费者希望尽可能快速高效地访问信息,比如天气、时间、股票行情、短信等——不论他们的手机电池状态如何;而且他们喜欢不必打开手机翻盖或滑盖就能够获得这些信息。一种尺寸更小的显示屏(AMOLED或E-ink)无需频繁使用主触摸屏即可提供这种功能,而主触摸屏常常被留做浏览、视频会议、音乐和应用程序控制等应用。模拟开关就可以支持这类多路复用。

  对于双相机应用,作为消费者,我们希望能够随时抓拍到那些自然可爱的镜头,并把它们放在“图像”(或视频中),我们可以选择带有一个12MP高清相机和一个5MP相机的手机。在社交网络方面,你也许希望未来手机的功能组合里包含支持3G技术的视频会议功能(网络摄像)。模拟开关能够多路复用和隔离相机的数据路径,从而提高两个相机之间电气接口的稳健性。

  那么,模拟开关是如何适用于MIPI架构的呢?模拟开关可被视为一个媒体通道,作为传输线互连结构(TLIS)的一部分(图1A),或MIPI发射器的一部分(图1B)。实际中,两者是一回事,但从模拟开关互操作性的角度来看,最好视之为TLIS的一部分,以准确确定其S参数特性。因为若把它视为发射器的一部分,则需进行D-PHY发射器一致性测试以确保互操作性。

 

  

  图1A 模拟开关作为TLIS(媒体通道)的一部分

  图1B 模拟开关作为MIPI系统的一部分

 

  系统设计人员常常担心在点到点总线架构中插入一个模拟开关可能会引入插入损耗,导致系统或互操作性故障。最近几年,随着在USB环境中大量使用模拟开关来实现USB连接器上多路复用USB、UART或音频数据,这种顾虑大为减少。对于MIPI架构,也有着同样的转变和乐观前景。

  模拟开关的RC特性当然必需予以考虑,但更重要的是确保良好的PCB设计,尽量减少不连续点,并实现阻抗匹配。在采用模拟开关来获得良好的信号完整性时,需要考虑的因素还有:处理器特性(尤其是IOH/IOL),柔性电缆和连接器设计,额外的滤波器/ESD器件、端子和总线负载。

  图2所示为一个传统的旧有的双相机“共享”并行总线架构(高分辨率和低分辨率)及其入射波响应。当信号在处理器和相机模块之间传输时,波形不连续。而上升或下降边缘的任何不连续都将导致无法满足MIPI互操作性规范的要求。

 

  

  图2 双相机的总线共享架构

 

  通过驱动2个同时被供电和端接的MIPI接收端子板(RTB),可以轻松实现图2所示的双相机环境的验证。对于这种架构,当系统从低功率(LP)模式向高速(HS)流量模式转换时,反射将导致边缘速率的下降。当处于HS模式时,差分信号的振幅和边缘速率也出现下降,因此致使眼图关闭。如果两个RTB中有一个关断或未端接,这种下降还会更严重,使眼图进一步关闭。

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