全球唯一的带MIPI CPHY的FPGA来了

你会忘记带钱，你会忘记带钥匙，但你出门一定不会忘记带手机。

手机，已经是我们的另一半，已经成了生活中不可或缺的一部分；而在手机SoC架构中，MIPI接口作为关键性互联桥梁，承担起了连接CPU、Camera、LCD、基带等关键组件的重任，确保数据能够准确、快速、可靠地传输。

MIPI，即移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface），是由MIPI联盟（ARM、Nokia、ST和TI等巨头在2003年发起成立）发起，为移动应用处理器制定的开放标准和规范，主要有如下优势：

• 提升了不同厂家之间的兼容性；
• 增加了产品设计的灵活性；
• 减少了设备总线的复杂度；
• 更高的带宽，更低的功耗

MIPI，也有很多协议，按照应用划分，主要有如下：

针对CMOS传感器，主流的通信接口有DVP、LVDS、MIPI D-PHY、MIPI C-PHY、SLVS-EC等。在手机、平板等中高端应用中，MIPI D-PHY与MIPI C-PHY最为广泛（SLVS-EC FPGA方案后面再谈）。

DPHY 凭借其较早的应用和广泛的市场认可度，在移动设备通信领域有着深厚的根基；而 CPHY 作为后起之秀，以其独特的技术优势（带宽），逐渐在一些对带宽要求苛刻的场景中崭露头角。

本文也主要针对MIPI D-PHY与MIPI C-PHY，进行协议对比，以及FPGA选项方案的分析（以下简称DPHY与CPHY）。

如上图所示，同样以6线的MIPI D-PHY与MIPI C-PHY为例，带宽对比如下：

这里同样的走线，同样的线速率，CPHY的带宽是DPHY的2.28倍，足以见得3 phase带来的优势，而DPHY只能0/1，状态比较单一，如下所示：

DPHY比CPHY兼容性强，但CPHY相比DPHY快很多，各有千秋。翻阅了各个spec与文献，我总结了DPHY与CPHY的差别：

• 发展：DPHY更久远，普及性更强；
• 速率：CPHY的速率是DPHY的2.28倍；
• 功耗：CPHY会比 DPHY 高出 20%-50%；
• 电气：DPHY的差分特性比CPHY更抗干扰性；
• 应用：CPHY在高像素的采集显示更有优势（如4K/8K）

综上：DPHY 技术成熟、兼容性好、功耗较低；而 CPHY 则以其高速传输的优势，在高像素、高带宽领域发挥了巨大的作用。

阅读如上文档，你会知道更多，如下：

https://pan.baidu.com/s/1gEWC8X9rqKhequmgY6j4CA?pwd=fpga

FPGA在图像领域的应用，Xilinx、Lattice、易灵思、高云这几家公司的FPGA选型，相对更为广泛，那么针对MIPI D-PHY的应用，以这几家FPGA为例（其他家对MIPI的支持平平无奇），可选型号如下：

如上表，在DPHY应用中，各家FPGA各有千秋：

【1】Xilinx，只有Ultrascale(+)系列支持MIPI（其他系列都是LVDS模拟的，并且价格还比较贵）。

【2】Lattice，在MIPI上走的比较早，也很成熟，因此过去MIPI DPHY抢占了先机；

【3】易灵思的DPHY，尤其是钛金系列FPGA在图像传感器的应用较为广泛，在FPGA国产化中打开了僵局。

【4】高云最新推出的22nm Arora-V 系列 FPGA，支持2.0-2.5Gbps 软/硬核DHPY，并且集成了12.5Gbps Serdes，丰富了客户的选型及应用。

如果不考虑研发投入，以及解决方案的稳定性，Lattice、易灵思、高云在DPHY上不相上下，各有一定的应用领域与专长，客户可以根据专业成熟度，及供应链优势去选择支持DPHY的FPGA。

那么，接下来我们谈谈：有没有支持MIPI CPHY的FPGA？

除了又贵又买不起的Xilinx Zynq UltraScale FPGA支持CPHY，目前中低端FPGA中支持MIPI CPHY的，有且只有高云新推出的Arora-V系列。

大部人是用不起Zynq Ultrascale FPGA的，但所有人都用的起高云的Arora-V FPGA。全球唯一的支持C-PHY的FPGA解决方案，历经大半年的磨练，终于来了，如下：

高云的Arora Ⅴ系列 FPGA ，是高云晨熙家族第5代产品，内部资源丰富，具有全新构架，且支持 AI 运算的高性能 DSP ，高速 LVDS 接口以及丰富的 BSRAM 存储器资源，同时集成自主研发的 DDR3（1333Mbps）、MIPI DPHY（2.5Gbps），MIPI CPHY（5.75Gbps），支持多种协议的 12.5Gbps Serdes，提供多种管脚封装形式，适用于低功耗、高性能及兼容性设计等应用场合。

针对GW5AT-60 FPGA，奥唯思有幸成为高云独家官方第三方合作伙伴。经过了近半年的探索与突破，重复迭代了5版硬件，我们终于完成了所有的解决方案，郑重的推出基于高云GW5AT-60 FPGA的图像解决方案：

10几年的FPGA图像积累，奥唯思做的并不是FPGA硬件，而是在 打造FPGA的灵魂 。如下是新鲜出炉的高云Arora-V 60K图像开发板：

VF-G60K225 FPGA图像开发板

基于高云GW5AT-60 FPGA所有专用接口，以及丰富的逻辑资源，我们将FPGA的功能与性能榨干到极限，并且提供完整的FPGA图像解决方案，让客户可以快速上手，进行自己二次开发。如下所示，是高云GW5AT-60 FPGA的特性参数：

高云跨出这一步，确实具有前瞻性，但挑战也很大（FPGA生态薄弱）。采用Xilinx中低端单端LVDS模拟CPHY，手写控制器投入大，且稳定性堪忧；因此，目前带MIPI CPHY的FPGA，除了Xilinx高端系列外，绝无仅有。

那么，作为全球唯一带MIPI CPHY的FPGA，我们终于惊艳的将Sensor做到了5000万级别，打破了原来的带宽限制，如下Vivo X27 pro后置主摄：Sony IMX586。

Sony的IMX586传感器将大幅提升智能手机图像拍摄的清晰度，其4800万的有效像素超过了华为P20 Pro的4000万像素和诺基亚 Lumia 1020的4100万像素，如下示意图所示：

如下框图所示，为基于奥唯思VF-G60K225 FPGA图像开发板，方案通过4800万像素的，MIPI CPHY接口的传感器IMX586，图像采集缓存于DDR3后，最终通过HDMI接口在显示器上显示。

走在吃螃蟹的路上，我们毕其功于一役，努力完善基于高云Arora-V 60K FPGA的解决方案，完善MIPI C-PHY FPGA的生态，为FPGA发烧而生。