《从零掌握MIPI CSI-2: 协议精解与FPGA摄像头开发实战》-- CSI-2 协议详细解析LLP (二）

低层协议（Low Level Protocol, LLP）详细解析

1. 低层协议（Low Level Protocol, LLP）核心特性

• 包基础 ：基于字节的包协议，支持 短包 （32位）和 长包 （可变长度）。
• 关键功能 ：
  传输任意数据负载（与格式无关）
  支持4个虚拟通道（Virtual Channel）
  帧/行同步包（Frame/Line Start/End）
  数据类型（Data Type）标识负载格式（如YUV/RGB/RAW）
• 错误检测 ：16位CRC校验（长包负载）
• 错误纠正 ：8位包头ECC（仅D-PHY）

2. 包结构详解

(1) 长包（Long Packet）

• 包头（PH）字段 ：
  数据标识（DI, 1字节） ：高2位=虚拟通道号（0-3），低6位=数据类型
  

  字计数（WC, 2字节） ：负载的 字节数 （LSB优先）。
  ECC（1字节） ：保护包头（可纠正1位错误，检测2位错误）。

• 包尾（PF） ：16位CRC校验整个负载。

• 数据包负载规则 ：长度=WC字节，值无限制（无嵌入同步码）。

(2) 短包（Short Packet）

• 仅含包头 ：结构同长包PH，但WC字段替换为 16位用户数据 （如帧/行号）
• 用途 ：
  同步包 （Data Type 0x00-0x03）：
  0x00帧开始（FS）、0x01帧结束（FE）→ 携带 16位帧号 （非零）
  0x02行开始（LS）、0x03行结束（LE）→ 携带16位行号
  通用包 （Data Type 0x08-0x0F）：传递用户自定义事件（如快门控制）。

3. 关键机制

(1) 虚拟通道（Virtual Channel）

• 作用 ：复用4个独立数据流（如多摄像头）。
• 实现 ：DI字节高2位标识通道号（0-3），接收端据此分流（图44, 67）。
• 特性 ：各通道有独立帧同步（FS/FE包），支持不同帧率。

(2) 数据交织（Data Interleaving）

• 方式 ：

• 类型交织 ：同一通道内不同DataType包交替传输，基于相同的帧开始、帧结束控制，传输不同数据类型的包。
  

• 通道交织 ：不同Virtual Channel包混合传输，每个虚拟通道单独控制自己的帧开始、帧结束包。
  

• 规则 ：同一帧内同通道同DataType包长度必须一致（YUV420例外）。

(3) DPHY错误处理

• 包头ECC ：
• 基于 汉明码（24位） ，覆盖DI+WC字段，可以纠正24-bit数据的一个错误，标示两个错误的存在，提高传输的鲁棒性。
• 负载CRC ：多项式 x¹⁶ + x¹² + x⁵ + 1，初始值0xFFFF
  

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4. 传输规则

• 包间距 ：包间必须进入 低功耗状态（LPS）
  

• 时序控制 ：
  

• 垂直同步 ：FS/FE包位置可调，实现像素级精准帧定时

• 水平同步 ：LS/LE包位置可调，控制行消隐期

• 空白期定义 ：
  行消隐（Line Blanking） ：包尾到下一包头之间
  帧消隐（Frame Blanking） ：FE包到下一FS包之间