RK3588--MIPI屏幕选型以及底板设计要点

因为 LemonV2 的 MIPI 接口似乎无法直接与市场上常见的 MIPI 显示屏直接连接使用, 单独定制一个 MIPI 显示屏也不值得, 算是踩了一个小坑
所以这边打算制作一个 MIPI FPC 接口转换版来适配ATK-MD0550MIPI 显示屏. 顺便总结一下MIPI屏幕接口设计时的一些要点。

1. 屏幕选型

    每种 MIPI 屏幕的线序可能都不相同, 尤其是其供电方式也不尽相同, LemonV2 的板子 MIPI 接口处只引出了 5V 的电源, 所以需要屏幕内部有稳压/流 IC 来为 LCD 屏幕供电, 很多屏幕内部都是不带这个稳压/流 IC 的, 所以只能针对内部有该 IC 的屏幕进行适配.

    这里的主要意思是说，每种 MIPI 屏幕的线序都不相同，如果你设计底板或者板子之前没有针对具体的提前选择好的 MIPI 屏幕线序进行设计，大概率是无法直接点亮的，因为 FPC 的接口顺序都对不上，更不用说适配移植了，如果板子不能重新设计，大概率只能通过转接板来进行适配了。这点也会在 MIPI 设计要点中仔细提及。

2. MIPI 设计要点

    MIPI 属于较高速信号, 本来排线最好就越短越好, 接了转换版之后, 对信号稳定性的要求就更高了, 排线, 转换板都需要好好设计, 以下是 MIPI 设计相关要点总结:

2.1 MIPI 接口的 PCB 布局要求

1. 远离干扰源，防止其他信号干扰到传输速率以及信号的传输质量。
2. 所有的显示接口（不管是采用的是接口或者是FPC的形式的）尽量靠在板边放置，方便拔插
3. 主芯片与显示接口的位置不要放置的太远，尽量缩短走线的距离，走线按照高速信号走线。
4. 如PCB有结构上要求，要严格按照结构放置。

2.2 MIPI 接口的 PCB 布线要求

5. 参考层：为了抑制电磁辐射，MIPI的差分线尽量靠近GND平面的走线层来走线，保证走线不要跨分割，否则会造成差分线阻抗的不连续性和增加外部噪声对差分线的影响，如果是走在表层，尽量包地处理或者拉大跟其它信号的间距。
6. 包地：MIPI走线可以整组包地，GND包地线每隔150mil打一个GND过孔。如果空间准许，可以单组包地。
7. MIPI信号的差分线尽可能的减少过孔换层，过孔会造成线路阻抗的不连续，如果需要打孔换层来走线，保证差分过孔的一致性，以及在换孔位置就近安排一个回流地过孔，以用于信号回流。
8. 原理干扰：MIPI信号线应远离其它高速信号（如并行数据线，时钟线等），对开开关电源这一类的干扰源更应远离。
9. 等长: MIPI差分走线的设计中最重要的规则就是匹配线长，其它的规则都可以根据设计要求和实际应用灵活处理。MIPI线对之间的长度误差要控制在10mil以内（严格控制等长误差在5mil以内）。
10. 过孔: MIPI信号线尽量不要打过孔，如有过孔则线对上的两根线都要有（保持对称性），信号线换层后参考层也要在靠近信号线的过孔处打孔换层。线对与线对之间的长度误差控制在100mil以内；

MIPI-DPHY接口的PCB设计布线注意事项如下表7-7 所示：

MIPI-CPHY接口的PCB设计布线注意事项如下表7-8所示：

以上设计要点即使是转换版也应当遵循.

2.3 MIPI 线序设计–重点

    这里不聊具体的 DSI 协议，主要聊 MIPI 接口具体应该如何设计线序。因为线序这个东西真的没有绝对的标准，几乎一个厂家就是一种线序，一般工地也不会说特地根据自己的线序去定制几款屏幕，一般光开工费用就是几 k。 就我目前在淘宝上逛了这么多 MIPI 屏幕和看过许多板子 PCB 的情况下，总结出主要有三种屏幕选择，线序设计标准。

2.3.1 带有所有所需模块的高集成 MIPI 屏幕

    这是最简单的一种，以正点原子和野火的 MIPI 屏幕为例，屏幕自带稳压模块，触控模块，我们的板子上只需要根据正点原子的 MIPI 屏幕原理图中的线序标准进行设计走线即可。这里以正点原子淘宝售卖的一款 mipi 屏幕的 pcb 为例：



    可以看出来有两种 FPC 排线方式，因为标准的 DSI 有 4 lane，但是一般除非超高 帧/分辨率设备，一般只使用两 lane 即可。并且屏幕集成了稳压模块和触控模块（原理图中没有直接给出，但是问客服是有的），并且附带的资料也非常详细，对于这种屏幕，layout 工程师要做的其实就非常简单了，将 DSI 和 iic 以及几个 gpio 引脚按照正点原子的线序在自己板子上进行走线即可。电源方面也只需要引出一个VCC_5V，是不是非常的方便，但是！这种屏幕不知道为什么一般分辨率并不是很高，可能工业级不需要这么高分辨率？并且价格普遍比不自带触控和稳压模块的贵上不少！同样的分辨率和尺寸最多贵 200 左右 ！

2.3.2 不带背光和触控的低集成度屏幕

    屏幕的集成度低不代表最终的实现效果就比高集成度的要差（有的屏幕可能只带其中一种），这种 MIPI 屏幕虽然不自带稳压和触控 IC，但是我们可以提前布置在我们自己的板子上啊，是不是？这种屏幕最终你依然需要按照他的线序进行对应设计，但是板子端显然要进行更多其他的处理，
以泰山派适配的一款 MIPI 屏幕为例：

    咨询了客服，该板子集成了触摸但是不带背光电流，需要板子自带，所以如果你的目标屏幕是这一款，你可要记得在板子上加一个背光稳压模块，并按照该线序进行走线。虽然自己的主板要求更高，还可能需要购买一个触摸屏，但是该情况下的屏幕一般同尺寸同分辨率下比高集成显示屏最终便宜 100 元左右，甚至更多！对于一些小项目来说，还是值得自己多花一点功夫的。不过也比较简单，就是把上面那个背光电路 cp 到板子上就差不多了。

2.3.3 最后一种–转接板设计大法

    何为 MIPI 转接板，就像是转接头一样，本来对不上去，但是通过一个板子就可以达到调整自己板子线序，达到匹配目标显示屏的目的！但是转接嘛，肯定没有直接怼上去那种稳定，FPC 接口本身稳定性还可能，但是经过转接之后可能信号会稍差一些，所以转接板也要注意等长，确保信号完整等需求，嘉立创里有许多可以参考的项目，这里列举几个，大家看一下自然就懂了：

nanopct4 猫屏mipi转接板 - 立创开源硬件平台
泰山派7寸mipi屏转接板 - 立创开源硬件平台
…

    哎~，我突然有一个想法，如果说我的板子设计的时候并没有添加背光电流/触控模块，但是又想节省成本使用较为便宜的集成度低的屏幕，应该如何操作呢？想想是不是可以将背光电流模块和触控模块一起放置到转接板中呢 ！！！板子空间节省了，钱也节省了，转接板也贵不到哪里去。

3. 总结

    你最好在设计板子之前就进行MIPI屏幕选型，确认使用哪一款MIPI屏幕，因为大多数MIPI屏幕因为功能和线序的不同，不通用。

    当然，如果没有进行选型线序设计就只是将lane以及一些接口引出，还可以通过转接板这种比较投机取巧的方法适配其他屏幕，甚至让你有了更多选择，但是要注意稳定性。

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参考文献: RK3588PCB设计指导白皮书.pdf