C-PHY技術是什麼

2018年5月17日,一加發布了自家旗艦手機一加6,在相機的宣傳圖片中,首次見到提起C-PHY技術和Type-2對焦這兩個概念,於是經過在網絡的挖掘和學習,先總結下C-PHY技術的基本概念

 

C-PHY技術來自哪裏

圖像傳感器,不論是Sony,OV還是三星,其中常見的一個接口就是CSI(Camera Serial Interface),這一接口標準來自於MIPI聯盟。MIPI(Mobile Industry Processor Interface)聯盟是一個開放的會員制組織,由TI德儀、ST意法、ARM和諾基亞於2003年成立,如今吸納了許多移動行業公司加入。

那C-PHY與CSI又是什麼關係呢?PHY通常是端口物理層(Port Physics Layer)的簡稱,MIPI聯盟標準中有三種物理層標準,分別是C-PHY、D-PHY和M-PHY。而CSI接口可在兩種物理層MIPI C-PHY或D-PHY其一上實現,那這次一加6採用的IMX519無疑採用了C-PHY物理接口的設計,那以下通過對比C-PHY和D-PHY的特性,來看看爲什麼一加選擇這一設計

D-PHY的原理和特性

D-PHY Block Diagram

D-PHY由最多4組最少1組數據通道差分信號對和1組時鐘差分信號對組成,這種設計非常常見,行業在PCB設計、佈線積累了大量經驗,等長、阻抗等設計很成熟。類比USB-C 3.1,也是包含了4組Super Speed的差分信號。下面再看看C-PHY。

C-PHY的原理和特性

C-PHY Block Diagram

C-PHY Block Diagram

 

咦,時鐘哪去了?每1組Lane怎麼變成了3個信號線ABC?

C-PHY Waveform

從C-PHY收發兩端的原理圖可以看出,發送端有High、Mid、Low三種信號電壓高度,接收端計算AB、BC、CA間的差值做解碼,同時恢復時鐘。信號值共有±x、±y、±z 6種狀態,5種狀態轉移的可能(不能連續2個週期保持同1個狀態是爲了從跳變沿恢復時鐘)。

C-PHY Encoding

有趣的地方來了,與D-PHY以0、1的電平表示編碼不同,C-PHY用狀態的跳轉表示編碼,如從-y跳轉到-x,代表的是000。從000到100共5種狀態轉移方式,好比作“5進制”,7位“5進制”數,即可表示16 bits的數據(見下圖),多餘的編碼甚至能留作日後他用。

C-PHY Mapping

因此,在1個週期內,D-PHY只能表示1bit(0或1)的數據,C-PHY卻能表示16/7≌2.28bit的數據(16bit的數據需要7個週期),編碼效率大大提升,因此數據的最大傳輸速率能達到D-PHY的約1.7倍!

D-PHY and C-PHY Comparison

D-PHY and C-PHY Comparison

 

當然缺點也是存在的,爲了實現速率的提升,3-wire的定義使得硬件設計更加複雜,2-wire的PCB差分走線已足夠使工程師頭疼,更何況3-wire。

 

C-PHY Version vs Data Rate

可見一加爲了實現“全速旗艦”的口號,不放過任何一個小細節去儘可能提升速度。不過一加是“首批採用C-PHY技術”(暫無法確認版本是1.1還是1.2),據說華爲是在P20Pro上首次採用C-PHY技術,一字之差,但能緊隨大廠華爲,一加作爲一個小廠也值得鼓勵。

 

在P20Pro的刺激下,相信未來隨着手機拍照多幀算法、4K60FPS攝像的需求增長,也將有越來越多廠商使用C-PHY這一技術,給消費者帶來更好的使用體驗。

 

 

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