#hardware #接口与通信

本页目录

显示与摄像头接口

接口全景

芯片内部 → 屏幕

MCU/MPU MIPI DSI LCD/OLED 模组 MCU RGB/SPI 小屏(低速) GPU eDP 笔记本内置屏 GPU HDMI/DP 外接显示器

摄像头 → 芯片

Sensor MIPI CSI ISP(图像信号处理器) Sensor DVP 低分辨率(并口,已淘汰) MIPI 是手机/嵌入式屏幕与摄像头的主力接口(DSI 管显示、CSI 管摄像头); GPU 端走 eDP(内屏)/ HDMI-DP(外接),并口 DVP 已被 CSI 淘汰。

HDMI (外接显示器)

版本演进

HDMI 1.4:  4K@30Hz, 10.2 Gbps
HDMI 2.0:  4K@60Hz, 18 Gbps, HDR
HDMI 2.1:  8K@60Hz/4K@120Hz, 48 Gbps, VRR/ALLM

注意: HDMI 2.1 标准已废除了 "HDMI 2.0" 的说法
      HDMI 2.0 现在是 HDMI 2.1 的子集
      所以要问: "支持 48Gbps 和 VRR 吗?" 而不是看版本号

电气

TMDS (HDMI 1.4/2.0): 3 数据通道 + 1 时钟通道
FRL (HDMI 2.1): 4 数据通道 (固定速率链路), 每通道最高 12Gbps

差分 100Ω, AC 耦合
DDC (I2C over HDMI): EDID 读取显示器能力
CEC: 消费电子控制 (一个遥控器控制多个设备)
HPD: 热插拔检测

DisplayPort (外接/内置)

版本

DP 1.2:  4K@60Hz, 21.6 Gbps
DP 1.4:  8K@60Hz (DSC压缩), 32.4 Gbps, HDR
DP 2.0:  16K@60Hz (DSC), 80 Gbps (UHBR20)
DP 2.1:  与 2.0 同带宽, 规范改进

UHBR (Ultra High Bit Rate):
  UHBR10: 10 Gbps/lane × 4 = 40 Gbps
  UHBR13.5: 13.5 × 4 = 54 Gbps
  UHBR20: 20 × 4 = 80 Gbps

与 HDMI 对比

特性	HDMI	DisplayPort
定位	消费电子 (电视/投影)	PC 主力
多流	❌	✅ MST (多屏菊花链)
自适应同步	HDMI 2.1 VRR	DP 1.2a+ Adaptive-Sync
USB Type-C	Alt Mode	Alt Mode (更流行)
最大带宽	48 Gbps (2.1)	80 Gbps (2.1 UHBR20)
授权费	有	免费

eDP (Embedded DP)

笔记本内置屏幕接口
基于 DP 协议, 降低功耗和 EMI
v1.4/v1.5 支持 4K@120Hz 内屏
通常 1~4 lane

MIPI (移动/嵌入式主力)

为什么 MIPI

LVDS/HDMI 功耗太高 → 手机/嵌入式需要低功耗方案
MIPI 联盟定义了一系列移动设备接口标准

两种主要显示/摄像头接口:
  DSI (Display Serial Interface): 芯片 → 屏幕
  CSI (Camera Serial Interface): 摄像头 → 芯片

D-PHY vs C-PHY

D-PHY: 差分时钟 + 1~4 对差分数据
       每 lane: 最高 ~4.5 Gbps (v2.5)
       常用: 2-lane 或 4-lane

C-PHY: 3相编码 (3 根线传 2.28 bit/符号)
       每 lane: 最高 ~6 Gsps
       更少引脚但更复杂

MIPI DSI

典型连接:
  MPU ── DSI (2-lane 或 4-lane) ──→ LCD/OLED Panel

DSI 命令模式 (Command Mode):
  类似 SPI, 屏幕有自己的帧缓冲
  适合静态/低刷新率

DSI 视频模式 (Video Mode):
  持续刷屏, 无帧缓冲
  适合动画/视频

分辨率范围: 480p (1-lane) ~ 4K (4-lane D-PHY v2.0+)

MIPI CSI

典型连接:
  Camera Sensor ── CSI (2/4 lane) ──→ ISP/MPU

通常是单向 (Sensor → Host)
每 lane 独立时钟恢复 (DDR 采样)

常见配置:
  1080p@60fps: 2-lane
  4K@30fps: 4-lane (或 2-lane × 2)
  4K@60fps: 4-lane C-PHY 或 更高频率 D-PHY

CSI-2 也支持虚拟通道: 多摄像头共享同一 CSI 总线

其他显示接口

RGB (MCU 屏 / 8080/6800 并口)

老式/低分辨率屏接口
8/16 根数据线 + 读写/片选/命令数据选择

并行数据 → 线多、速度受限 (Fmax ~30MHz)
用于: 小屏 (< 480×320), 工业屏, 低成本产品

LVDS (已边缘化)

笔记本内屏的老接口, 正被 eDP 替代
4 对差分数据 + 1 对差分时钟
典型: 单链路 1366×768, 双链路 1920×1080

VGA (模拟, 已淘汰)

R/G/B 模拟信号 + H-Sync/V-Sync
15 针 D-Sub
带宽低, 信号质量随线长衰减

快速选型

场景                          推荐
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外接显示器 (PC/笔记本)        DP > HDMI
电视/投影                     HDMI
笔记本内屏                    eDP
手机/嵌入式屏幕               MIPI DSI
摄像头模块                    MIPI CSI
树莓派/ARM 开发板             MIPI DSI/CSI 或 HDMI
小尺寸低分辨率               SPI/RGB (MCU 屏)

关键词: HDMI, DisplayPort, eDP, MIPI, DSI, CSI, D-PHY, C-PHY, TMDS, DSC, EDID