【導讀】對低功耗高清顯示器的需求，正推動(dòng)著(zhù)對高速串行總線(xiàn)的采用，特別是移動(dòng)設備。MIPI D-PHY是一種標準總線(xiàn)，是為在應用處理器、攝像機和顯示器之間傳送數據而設計的。該標準得到了MIPI聯(lián)盟的支持，MIPI聯(lián)盟是由多家公司（主要來(lái)自移動(dòng)設備行業(yè)）組成的協(xié)會(huì )。該標準由聯(lián)盟成員使用，而一致性測試則在保證設備可靠運行及各廠(chǎng)商之間互操作方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。自動(dòng)測試系統采用可靠的示波器和探頭，幫助設計人員加快測試速度，改善可重復性，簡(jiǎn)化報告編制工作。
高速運行的物理層
D-PHY的物理層由一個(gè)時(shí)鐘和四條數據通路[D0:D3]組成，可以以非常高的速度運行。物理層可以支持不同的協(xié)議層。例如，攝像機捕捉的影像可以通過(guò)采用CSI-2協(xié)議的D-PHY物理層傳送到處理器，再傳送到應用處理器，然后通過(guò)采用DSI協(xié)議的D-PHY物理層傳送到顯示器。這里的CSI和DSI指D-PHY上運行的協(xié)議。每條通路上的數據在使用V1.2標準時(shí)傳送速率可以達到2.5 Gbps，在使用V2.1標準時(shí)可以達到4.5 Gbps，從而可以傳送高分辨率和高清晰度的影像。
數據通路[D0:D3]的D0通路是雙向通路，用于總線(xiàn)周轉(BTA)功能。在主發(fā)射機要求外設響應時(shí)，它會(huì )在傳輸最后的數據包時(shí)向其PHY發(fā)出一個(gè)請求，告訴PHY層在傳輸結束(EoT)后確認總線(xiàn)周轉(BTA)命令。其余通路和時(shí)鐘都是單向的，數據在不同通路中被剝離。例如，第一個(gè)字節將在D0上傳送，然后第二個(gè)字節將在D1上傳送，依此類(lèi)推，第五個(gè)字節將在D0上傳送。根據設計要求，數據通路結構可以從一路擴充到四路。圖3是1時(shí)鐘3路系統上的數據剝離圖。每條通路有一個(gè)獨立的傳輸開(kāi)始(SoT)和傳輸結束(EoP)，SoT在所有通路之間同步。但是，某些通路可能會(huì )在其他通路之前先完成HS傳輸(EoT)。
在四條通路之間，在以2.5 Gbps/路運行時(shí)，D-PHY 1.2信號的最大吞吐量約為10 Gbps。物理層信號有兩種模式：高速(HS)模式和低功率(LP)模式。高速[HS]模式用于快速傳送數據。在系統處于空閑時(shí)，低功率[LP]模式用來(lái)傳送控制信息，以延長(cháng)電池續航時(shí)間。HS和LP模式有不同的端接方式，系統應能夠動(dòng)態(tài)改變端接方式，以支持這兩種模式。
HS數據的速度越高，顯示器能夠支持的分辨率越高，影像的清晰度也就越好。數據速率與分辨率之間的關(guān)系，還要看一下其他幾個(gè)參數。
● 像素時(shí)鐘：決定著(zhù)像素傳送的速率
● 刷新速率：屏幕每秒刷新次數
● 色彩深度：用來(lái)表示一個(gè)像素的顏色的位數
像素時(shí)鐘的推導公式如下：像素時(shí)鐘 = 水平樣點(diǎn)數 x 垂直行數 x 刷新速率。其中水平樣點(diǎn)數和垂直行數包括水平和垂直消隱間隔。
圖1. D-PHY數據通路在連續時(shí)鐘模式下的模式和狀態(tài)。(MIPI聯(lián)盟D-PHY規范第1.2版，MIPI聯(lián)盟公司)
圖2. D-PHY時(shí)鐘通路在正常時(shí)鐘模式下的模式和狀態(tài)。(MIPI聯(lián)盟D-PHY規范第1.2版，MIPI聯(lián)盟公司)
如何測試電接口信令？
數據在HS模式下傳送，在線(xiàn)路空閑時(shí)，發(fā)射機切換到低功率模式，以便節能。在高速(HS)模式下，差分電壓最小值是140 mV，標稱(chēng)值是200 mV，最大值是270 mV，數據速率擴展到最大2.5 Gb/s。HS模式由兩種可能狀態(tài)組成：Differential-0 (HS-0)和Differential-1 (HS-1)。
在低功率(LP)模式下，信令采用兩條單端線(xiàn)路，擺幅為1.2 V，最大運行數據速率為10 Mb/s。數據+(Dp)線(xiàn)路和數據-(Dn)線(xiàn)路相互獨立。每條線(xiàn)路可以有兩種狀態(tài)：0和1，這會(huì )導致LP模式，其有四種可能的狀態(tài)：LP-00, LP-01, LP-10, LP-11。
為了適應兩種不同的運行模式，接收機端的端接必須是動(dòng)態(tài)的。在HS模式下，接收機端必須以差分方式端接100 Ω；在LP模式下，接收機開(kāi)路(未端接)。HS模式下的上升時(shí)間與LP模式下是不同的。
接收機端動(dòng)態(tài)端接加大了D-PHY信號測試的復雜度，這給探測帶來(lái)極大挑戰。探頭必須能夠在HS信號和LP信號之間無(wú)縫切換，而不會(huì )給DUT帶來(lái)負載。必須在HS進(jìn)入模式下測量大多數全局定時(shí)參數，其需要作為僅時(shí)鐘測試、僅數據測試和時(shí)鐘到數據測試來(lái)執行。還要在示波器的不同通道上同時(shí)采集Clock+ (Cp)、Clock- (Cn)、Data+ (Dp)、Data- (Dn)。
鑒于D-PHY1.2規范支持的最大速度是2.5 Gbps，所以要求的最低帶寬是8 GHz，那么探頭在8 GHz以下帶寬時(shí)應擁有穩定的特點(diǎn)，以便能夠捕獲HS-LP和LP-HS跳變區域中的波形。
D-PHY正成為汽車(chē)顯示器和攝像機應用中流行的標準。在不同的汽車(chē)溫度范圍內進(jìn)行測試，也可能帶來(lái)挑戰，特別是在探測方面。
用MSO6進(jìn)行自動(dòng)一致性測試
示波器和探頭要求的最低帶寬是4 GHz。在2.5 Gbps的最高數據速率時(shí)，示波器和探頭建議帶寬是8 GHz。設置包括：示波器，4 只低負載單端探頭，TekExpress D-PHY 1.2 自動(dòng)測試解決方案，高級抖動(dòng)分析 ( 推薦 )，探測、端接電路板。
TekExpress解決方案把速度最快的自動(dòng)測試解決方案與6系列MSO、MSO/DPO7000/DX和DPO70000SX示波器整合在一起。TekExpress軟件提供了一個(gè)圖形用戶(hù)界面(GUI)，其架構包含從設置到測試的直觀(guān)工作流程，而不管采用哪個(gè)通路端接。在線(xiàn)工作情況下執行一致性測量，并可以針對特定DUT數據速率來(lái)配置設置，調節極限，并進(jìn)行量身定制。在配置高級抖動(dòng)分析(選項DJA)的儀器上，TekExpress D-PHY解決方案為數據到時(shí)鐘時(shí)延測試繪制眼圖，清楚地表明數據和時(shí)鐘之間的時(shí)延信息。
圖3. 采用6 系列MSO 的單端測試設置
圖4. HS-TX時(shí)鐘到數據通路定時(shí)測試中使用的眼圖。
TekExpress自動(dòng)測試框架是市場(chǎng)上速度最快的D-PHY合規性解決方案，明顯節省了測試時(shí)間，特別是在各種環(huán)境條件下表征DUT性能時(shí)。該解決方案還可以在預錄模式下測試離線(xiàn)波形，可以先捕獲多輪數據，后面再對數據進(jìn)行處理，省時(shí)省力。
報告功能支持多種格式和定制內容。結果可以按測試名稱(chēng)(默認值)、通路名稱(chēng)或測試結果分組?？梢宰鳛檫x項包括第一個(gè)分析區域的圖像。報告不僅提供了測試合格/不合格摘要表，還包括每項測試的裕量細節，這些都包括在一個(gè)合并報告中，并可以導出。
圖5. TekExpress D-PHY自動(dòng)軟件會(huì )引導用戶(hù)從設置到報告完成整個(gè)測試。
自動(dòng)一致性測試的速度和可重復性都要遠遠高于手動(dòng)測試，特別是在測試MIPI D-PHY物理層時(shí)。TekExpress自動(dòng)軟件與相應的示波器和探頭相結合，如6系列MSO和TDP7700，可以幫助工程師加快測試速度，改善可重復性，簡(jiǎn)化報告編制工作。
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