行動裝置介面技術化繁為簡,MIPI 聯盟為產業推行標準規範

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 07 日 14:01 | 分類 手機 , 軟體、系統 follow us in feedly

行動裝置已成為人們生活中必備的通訊娛樂工具,在其功能需求不斷擴增下,行動裝置傳輸介面設計的複雜性也為之提高。為了簡化介面設計、降低不相容風險,MIPI 聯盟致力推動標準化規範,以完善的介面技術系統解決方案,幫助開發商克服與對應各裝置所需的介面設計技術。



因應多元功能,發表逾 45 項介面技術規範

當前的行動裝置功能愈來愈多元,像是搭載更高速的 4G LTE 與 Wi-Fi 通訊技術、高畫素攝錄鏡頭、高音質、4K UHD 螢幕,以及應用於健康、智慧家庭的感測器等,所有介面都需整合在同一裝置中。而 MIPI 聯盟正是將這些規格相異的介面,加以規範與統一的國際組織。

MIPI 聯盟為行動裝置應用處理器制定軟硬體、通訊協定標準介面,降低介面設計的複雜性與困難度,並提高行動裝置內部連結性及相容性,同時縮短開發時程、節省成本。MIPI 聯盟成立至今,已發表超過 45 項介面規範,目前市面上有不少智慧型手機都採用 MIPI 聯盟介面技術。

隨著行動裝置連結應用延伸至其他領域,如個人電腦、車用電子、物聯網等,MIPI 聯盟也逐漸拓展其介面應用市場,積極與各產業組織密切合作,而 MIPI 規範的影響力也愈來愈大,有助於推動生態鏈發展成長。諸如 JEDEC 固態技術協會(JEDEC Solid State Technology Association)、USB 開發者論壇(USB Implementers Forum)、PCI SIG 組織等,也都相繼將 MIPI 介面規範納入採用。

 

綜合型介面規範架構,涵蓋四大類別

MIPI 聯盟所推行的介面內容,歸類在規範架構下的四大類別當中,提供行動裝置內部有效相互串聯的技術。四大類別包括多媒體(Multimedia)、晶片到晶片進程間通訊(Chip-to-Chip Inter Process Communications)、控制與數據(Control / Data)、除錯與追蹤(Debug / Trace)。

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▲ MIPI 規範架構涵蓋四大類別。

多媒體介面在市場上頗為熱門,支援攝錄鏡頭、顯示器、音訊編解碼器(audio codec)、麥克風、揚聲器、記憶體、FM 收音機、近場通訊(NFC)、藍牙和 GPS 等應用。例如,多媒體類別中的相機串列介面「CSI」(Camera Serial Interface)及顯示器串列介面「DSI」(Display Serial Interface),就是專為攝錄鏡頭、顯示器所制定的規範,能夠支援高解析影像、提高影像傳輸速度等,滿足人們對於行動裝置高畫質影像的需求。

晶片到晶片介面使用相當廣泛。這類高速傳輸介面,能在應用處理器與 4G LTE 或 Wi-Fi 數據機之間,提供進程間通訊(IPC)功能。

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▲ MIPI 規範架構下,多媒體、晶片到晶片兩大類別中的介面內容。

控制與數據介面則使用於電池、感測器、射頻前端設備等。舉例來說,在此類別中的感測器介面「I3C」,能夠因應感測器數量不斷增多的問題,降低設計難度並加以有效整合。

另外,為因應全球無線通訊所不可或缺的 4G LTE 行動通訊技術,藉由射頻前端控制介面「RFFE」(Radio Frequency Front-End),能簡化各種射頻前端設備的複雜度,用以控制天線調諧器、功率放大器及其他射頻前端設備等。而新推出的第二版 RFFE 介面規範,則為使用高複雜性、多重無線設備的行動裝置,提供更優良的性能,並支援 3G 與 4G 通訊裝置在各種頻段下有效運作。

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▲ 控制與數據(Control / Data)類別中的介面內容。

除錯與追蹤介面能為複雜性不斷提升的嵌入性設備,以 Gigabit 等級的速度進行除錯作業。譬如透過第三代通用序列匯流排「USB 3.0」,便可為裝置除錯。

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▲ 除錯與追蹤(Debug / Trace)類別中的介面內容。

介面技術各具特點,優化產品性能表現

MIPI 聯盟所推行的介面規範各自獨立,讓開發者視需求選用合適介面,從中獲取技術支援,為自家產品建構差異化設計。

以實體層(Physical Layer)D-PHYSM、C-PHYSM及M-PHY™ 等三種介面為例,能支援各種設備協定與配置結構,其中 D-PHYSM 適用於攝錄鏡頭和顯示器應用。

Google 則為其模組化智慧型手機開發計畫「Project Ara」,採用 M-PHY™ 標準,以及結合 MIPI 整合協定「UniProSM」(Unified Protocal)的 UniPort-M 介面,有效降低行動裝置功耗,能高速在晶片與模組間互連傳輸。

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▲ MIPI 介面技術系統。

MIPI 介面技術具備三大關鍵

面對行動裝置產業所需的設計技術,MIPI 規範提供的標準介面具備三大關鍵特點,包括高性能表現、低功耗、低電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)。

高性能表現介面擁有大量影像資料的處理能力,能符合行動裝置的高畫素攝錄鏡頭、4K 超高畫質螢幕所需,而傳輸速度也必須達到 4G LTE 及 802.11ac Wi-Fi 標準程度。

低功耗運作也是必備條件。MIPI 介面無論在運轉或閒置時,都採用低功耗訊號(Low Power Signaling)傳輸,不僅能降低介面能耗,也有助於維持電池壽命,拉長終端用戶使用行動裝置的時間。

至於低電磁干擾特點,則能有效減少行動裝置中,因眾多無線電介面所產生的干擾。MIPI 介面藉由電壓轉換速率控制(Slew Rate Control)、低電壓擺幅(Low Voltage Swing)技術等,有效達成低電磁干擾,使各個無線電介面能共存於裝置中,並且也能避免行動裝置或螢幕因碰撞而產生干擾。

 

拓展應用市場,放眼 AR、物聯網領域

MIPI 聯盟為行動產業提供各種所需介面技術,另也將持續提供相關資源,以因應不斷推陳出新的技術發展。在預估新一波行動裝置趨勢的同時,也會持續聚焦於更廣大的終端消費市場。即便是當前的低階行動裝置,也可能在不久的將來採用較先進的功能,屆時 MIPI 聯盟定將配合發展而提供支援。

另一方面,具有智慧型手機功能的類似裝置日益增多,這類裝置可能對於 MIPI 聯盟所推動的標準規範具有需求。舉例來說,MIPI 介面目前已用於車用多媒體顯示器及相機應用。此外,MIPI 聯盟也期望未來能在智慧型穿戴裝置、擴增實境(Augmented Reality,AR)、醫療及物聯網等應用領域,發揮技術所長成為產業中關鍵要角。

(首圖來源:Flickr/Jeremy Keith CC BY 2.0) 

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