图像的传输和接收是大多数现代电子设备的关键操作特征。智能手机、平板电脑、相机、手表、笔记本电脑，甚至是最先进的咖啡机，都由某种形式的图像数据源和接收器组成。因此，了解这些数据如何在设备的各个组件之间传输（例如在相机和处理器之间）是任何产品设计和验证阶段的关键部分。
本文旨在解析数字图像传输中使用的一些关键概念。我们通过MIPI联盟制定的标准来阐述这些概念，该联盟定义了业内一些最常用的图像传输协议。以电子方式传输图片需要将图像的每个像素转换为二进制数据（0和1），然后将这一比特流作为一系列电子脉冲传输。这通常是通过在导体上发送时变电压或在两个电平之间摆动的信号来实现的。高电压表示“1”，低电压表示“0”。信号的电特性由MIPI D-PHY等行业标准定义。比特传输或信令有两种主要模式：低功耗（LP）和高速（HS）：该模式的特点是电压摆动大（1.2V）、单端信号和最小的静态功耗。它用于在不传输图像数据时节省电池寿命，并以低比特率（Mb/s量级）传输控制信息。高速信号是差分的，其特征是摆动电压小（200 mV）。它用于快速传输图像数据（Gb/s量级）。低电压摆动有助于抵消高开关速率的高功耗要求。突发是指高速串行数据的传输。HS突发的传输以LP状态开始和结束。因此，在实践中，如果一个人“看”正在传输的图片，他会看到一系列LP-HS转换。这在视觉上看起来怎么样？使用Introspect的SV5C-CPRX MIPI C-PHY分析仪进行模拟图像捕获的示例如下：虽然这种信号捕获可能看起来相当简单，但脉冲串的每个部分都是由标准精心定义的，验证工程师的工作是确保脉冲串的每一部分都在规范范围内。例如，在D-PHY协议中，进入HS突发模式的顺序是一系列LP状态：LP-11、LP-01、LP-00（LP-11表示P和N线分别处于逻辑“1”状态，通常为1.2V。LP-00表示两者都处于逻辑“0”状态）。线路上的传输以高速模式继续，直到发送另一个LP-11状态，该状态表示停止状态。LP-HS-LP转换的这种模式在下面的示意图中可以更清楚地看到，该示意图指示了突发序列的各个部分：控制电子外围设备之间通信的协议可分为两个阶段：物理层和协议层。两者的区别总结如下：PHY是指连接电气组件的物理层，在操作上处于最低级别。PHY规范定义了如何将比特流转换为通过传输介质（例如铜迹线）发送的物理信号。PHY标准规定了信号的电气和功能特性、指示传输开始/结束的程序、时钟和数据通道之间的时序关系。数字数据被组织成信息包，并在PHY层上传输。数据包是一组以特定方式组织的字节。协议层是一个高级层，它定义了通过PHY传输的数据包的结构；一个PHY可以支持不同的协议层。数据包化协议，如CSI-2和DSI-2，指定了每个数据包的大小、报头、有效载荷和纠错信息。下图4显示了使用SV5C-CPRX MIPI C-PHY分析仪拍摄的数字图像捕获示例，该分析仪具有数据包级信息的全面视图。两种最常用的PHY层协议是C-PHY和D-PHY。虽然这两种规范都旨在提供跨多个通道的快速数据传输，但这两种配置之间存在一些关键的概念差异。D-PHY传输通常在四个数据通道和一个时钟通道上进行。最低配置要求一个时钟通道和一个数据通道。每条车道有两根电线（正极和负极）；因此，最小配置需要4根线。数据传输以1比特/UI的效率进行，速度可达2.5 Gbps/秒（D-PHY v1.2）。C-PHY是一个更复杂的标准，它通过将时钟嵌入数据中，消除了对单独时钟通道的需要。在C-PHY中，通道被称为三元组，每个三元组由三条线组成，每条线都能发出三级信号（低、中、高）。数据被编码为特殊符号，每个符号包含2.28位信息。因此，2.28比特/UI的传输效率更高，这允许C-PHY传输以较低的切换速率达到更高的数据速率。C-PHY的数据速率通常以每秒符号数表示，而不是以每秒比特数表示。无论您是验证工程师，还是正在成为验证工程师，这四个MIPI图像传输概念都是验证工程师应该知道的基础。除了创建超便携解决方案，简化测试和测量领域工程师的任务外，我们的使命还包括通过本文等教育资源赋予工程师权力。