深入MIPI DSI显示技术栈 (三） DSI vs CSI-2：孪生协议的本质差异

原创于 2025-07-03 21:35:18 发布 · 1.1k 阅读

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#接口协议 #MIPI #DSI #CSI2 #显示接口

DSI vs CSI-2：孪生协议的本质差异

深度解析MIPI两大核心协议的架构差异与应用场景

一、协议定位的根本性差异

1. 数据流向对比

在这里插入图片描述

DSI ： 输出导向 （Host → Display）
核心任务：渲染画面 + 控制屏幕
典型带宽：4.5Gbps（1080p@60fps RGB888）
CSI-2 ： 输入导向 （Sensor → Host）
核心任务：采集原始图像
典型带宽：6Gbps（4K@30fps RAW12）

2. 应用场景拓扑

系统	DSI组件	CSI-2组件
智能手机	OLED显示屏	主摄像头/前置摄像头
汽车ADAS	仪表盘/HUD	环视摄像头/激光雷达
医疗内窥镜	术野显示器	内窥镜传感器

二、包结构的关键差异

1. 同步包设计差异

包类型	DSI	CSI-2
帧开始	0x01 (含帧号)	0x00 (严格递增帧号)
帧结束	0x11 (可选)	无专用结束包
行同步	0x21 (逻辑行号)	0x02 (物理行号)

DSI同步包独特功能 ：

// DSI帧开始包携带显示控制标志位
struct dsi_frame_start {
    u16 frame_id;
    u8  flags;  // Bit0: TE触发标志 Bit1: 低延迟模式
};

2. 数据包功能差异
DSI独有包类型 ：

命令包 （0x05-0x0F）：

  // 设置屏幕亮度命令
  0x05  // DI：VC0+命令包
  0x03  // 长度=3字节
  0x51  // 亮度寄存器地址
  0xFF  // 亮度值(255)
  0xXX  // CRC

BLLP包 （Blanking Low-Level Packet）：
在消隐期传输触摸数据等辅助信息

CSI-2独有包类型 ：

嵌入式数据包 （0x12）：
传输传感器温度/时间戳等元数据
压缩包 （RAW10-14）：
采用差分压缩算法（附件E）

3. 虚拟通道(VC)应用对比

特性	DSI	CSI-2
最大通道数	4 (VC0-VC3)	4 (VC0-VC3)
典型应用	主屏(VC0)/副屏(VC1)	RGB(VC0)/深度图(VC1)
仲裁机制	优先级固定(VC0最高)	轮询调度

三、物理层优化差异

1. 时钟模式对比

在这里插入图片描述

关键参数差异 ：

参数	DSI	CSI-2
时钟模式	Burst Mode为主	支持Continuous Mode
LP→HS切换	<5ns	<10ns
ULPS功耗	2μA	5μA

2. 通道配置实践

DSI典型配置 ：
手机：1通道（1080p）
VR设备：2通道（2K@120Hz）
CSI-2典型配置 ：
摄像头：2-4通道（4K@60fps需4通道）
激光雷达：1通道（低分辨率点云）

布线差异 ：

// DSI布线要求（手机示例）
CLK+ CLK- 长度差： <0.1mm
DATA0+ DATA0- 长度差： <0.15mm
CLK与DATA间距： ≥3倍线宽

// CSI-2布线要求（车载摄像头）
CLK与DATA长度差： <0.05mm（更严格）

四、协同工作案例：手机相机预览

1. 数据流全链路

在这里插入图片描述

2. 时序协同挑战

帧同步机制 ：

  // 帧同步伪代码
  void camera_preview() {
      csi_frame = csi2_capture_frame();  // CSI-2采集
      rgb_frame = isp_process(csi_frame); // 图像处理
      dsi_wait_for_tearing_effect();      // 等待屏幕TE信号
      dsi_send_frame(rgb_frame);          // DSI传输
  }

延迟指标 ：
阶段典型延迟
CSI-2采集 1.2ms
ISP处理 3.5ms
DSI传输 0.8ms
端到端 5.5ms

阶段	典型延迟
CSI-2采集	1.2ms
ISP处理	3.5ms
DSI传输	0.8ms
端到端	5.5ms

五、协议细节代码对比

1. 包头处理差异

// DSI包头处理（Linux驱动示例）
static void dsi_parse_header(u8 *header) {
    vc = (header[0] >> 6) & 0x3;   // 高2位=VC
    dt = header[0] & 0x3F;          // 低6位=DataType
    wc = header[1] | (header[2] << 8); // 小端长度
}

// CSI-2包头处理
static void csi2_parse_header(u8 *header) {
    vc = (header[0] >> 6) & 0x3;
    dt = header[0] & 0x3F;
    wc = header[1] | (header[2] << 8);
    // CSI-2特有：检查压缩标志位
    if (dt >= 0x2B && dt <= 0x2D) 
        enable_decompression();
}

2. 错误处理机制

错误类型	DSI响应	CSI-2响应
包头ECC错误	尝试纠正单比特错误	丢弃包并报告CRC错误
负载CRC错误	触发TE重传机制	请求关键帧重传
物理层失锁	发送0x04(ULPS进入)复位链路	发送0x01(同步请求)重新训练

六、选型指南：何时用DSI？何时用CSI-2？

1. 决策树
在这里插入图片描述

2. 混合系统设计建议

引脚复用 ：

  // 设备树配置示例（Rockchip RK3588）
  &csi2_dphy0 {
      status = "okay";
      ports {
          port@0 {
              csi_in_cam: endpoint {
                  remote-endpoint = <&cam_out>;
                  // 共享D-PHY引脚
                  data-lanes = <1 2 3 4>;
              };
          };
          port@1 {
              csi_out_dsi: endpoint {
                  remote-endpoint = <&dsi_in>;
                  data-lanes = <1 2 3 4>;
              };
          };
      };
  };