代码收藏家技术教程 2023-09-03

MIPI D-PHYv2.5笔记（15）– Skew校准和交替校准序列详解

声明：作者是做嵌入式软件开发的，并非专业的硬件设计人员，笔记内容根据自己的经验和对协议的理解输出，肯定存在有些理解和翻译不到位的地方，有疑问请参考原始规范看

Skew Calibration

对于大于1.5Gbps的情况，需要发送器发送一个特殊的去偏斜（deskew）burst，让接收器做去偏斜功能。当工作速率在1.5Gbps以上或将速率变到1.5Gbps以上时，在高速数据传输之前需要传输一个初始去偏斜序列（initial deskew sequence）。当工作速率在1.5Gbps以下时，传输初始去斜序列是可选的。周期性的去偏斜功能（periodic deskew）和数据速率无关，是可选的功能。

在切换状态的过程中，比如从ULPS切换到HS，传输deskew sequence是可选的，这里假设HS操作会恢复到之前发送初始去偏斜序列的时候的速率。

图1 High-Speed Data Transmission in Skew-Calibration with LP Mode

图2 High-Speed Data Transmission in Skew-Calibration with ALP Mode

发送器deskew burst使用一个全部由‘1’组成的同步帧（同步模式，sync pattern），持续16个UI（Unit Interval，在Global Timing Parameters中有说明，也可以参考规范2.4节Acronyms）。Sync pattern发送之后，载荷部分是一个clock pattern（01010101…），对于初始去偏斜序列来说，最小持续 $2^{15}$ 个UI；对于周期性去偏斜校准序列来说，最小持续 $2^{10}$ 个UI。

图3 Normal Mode vs Skew Calibration with LP Mode

图4 Normal Mode vs Skew Calibration with ALP Mode

接收器在检测到deskew sync pattern的时候，启动去偏斜校准（deskew calibration）。发送器端，deskew sequence要在发送器配置控制下同时在所有活动的Lanes上发起传输。LP模式下，start-of-transmission和end-of-transmission序列描述如下面两张图所示：

图5 Start-of-Skew Calibration Sequence

图6 End-of-Skew Calibration Sequence

图7 Skew-Calibration Timing Parameters

对于周期性deskew calibration来说，发送器在发送一个deskew序列前，先要结束当前的burst。在接收器deskew calibration器件，在接收器的输入端会出现抖动的信号。接收器deskew模块要带展频时钟（Spread Spectrum Clocking）功能，保证正常运作。

Alternate Calibration Sequence

Alternate Calibration Sequence的出现主要是为了补偿符号间干扰（inter-symbol interference）。它和Initial Skew Calibration组合使用。当工作速率在2.5Gbos以上或切换到2.5Gbps以上时，在Initial Skew Calibration之后，要发送一个Alternate Calibration Sequence，这个序列由一个带头的HS0 pattern，一个Calibration Sync和一个Calibration Pattern组成。这个校准过程需要在链路上电，以及（或者）在链路重新初始化的时候进行。对于工作速率低于2.5Gbps的情况，Alternate Calibration Sequence是个可选项。

如果接收器不需要或不支持这个特性，系统集成者可以禁用掉Alternate Calibration Sequence。

图8 Initial Calibration Sequence Including Alternate Calibration Sequence with LP
Mode

Alternate Calibration Sequence使用的Alternate Calibration Sync，其持续时间为 $T_{ALTCAL\_SYNC}$ 。当Alternate Calibration Sync发送之后，载荷是一个PRBS9序列，其最小持续时间为 $T_{ALTCAL}$ 。

PRBS9序列通过多项式 $x^0 + x^5 + x^9$ 定义。PRBS9序列生成器（PRBS9 sequence generator）要在Alternate Calibration过程之前被初始化好，初始化时使用一个初始的9-bit seed值011111111（Q9:Q1）。载荷部分的前8-bit是PRBS9序列生成器寄存器Q1到Q8中的seed的值。在后续每一个8-bit字被输出到Data[7:0]之前，PRBS9序列生成器要做8次移位操作。