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MIPI video mode 和 command mode 的区别

2015-08-12  waston
首先来讲第一个话题LCD RAM

由来
最近魅族论坛和小米论坛最火的话题之一莫过于LCD RAM,当然小米最近后院起火,导致售后/投诉才是最火的.
何为LCD RAM?
LCD 是指字面意思是液晶显示屏(Liquid Crystal Display), 而RAM: 随机存取存储器(Random-Access Memory),两者完全是风马牛不相及的东西。
下图是一个标准的LCD的爆炸图(不含TP),请注意图中红色mark的地方:控制IC-- LCD的大脑。所谓的LCD RAM自然是指此大脑是否包含RAM.


这 个小东西占整个模组<不含TP>的大约8%~15%,也就是说以目前单片4.5的720P的IPS价格大致为200左右,这个IC的价格大约 为16~30之间。<这个只是我估算出来的,还有待考证>。占整个手机成本比例其实算是很低了只有1%左右。当然同规格的IC是否内置 RAM,的确价格方面会有差异,但是不会相差太多。目前产品同质化的严重的条件下产品的竞争力更多的表现为企业的采购力和成本控制能力。apple就是一 个好的例子,最好的东西,最低的价格,当然一定是最大的量,甚至很多企业不惜亏本也要接apple的案子,原因有二:一是苹果能帮助企业一起提升制程能 力,另外一方面,需要借助apple提升自己的形象。<不好意思扯的远了点>。

回到正题。
LCD是否需要RAM?
既 然说到这里,我不得不澄清,这个狗血剧情并非新话题,其实在N久以前非高速产品<QVGA分辨率下的MTK产品时代>就一直存在此现象.这就 好比N版的神雕侠侣,剧情不变,每一版的主演都在变.想当初一个年轻力壮的RGB和妖艳冻人貌美如花的如花:CPU一起当然要上演些狗血的激情.而现今廉 颇老矣,尚能饭的自然只有MIPI.当然MIPI一人扮两角,搞2P是是万万不可的.因为这个主演的MIPI是一家之主,有N多小妾,其中两个一个被称为 DSI和DCS。
下面我来正式介绍以上几个联袂激情演出的主角.大家热烈欢迎.
手机的器件很多,但主体无非是屏幕,主板,电池,外壳,最为核心的自然是主板和屏幕,屏幕与主板处理器之间的必然会有接口才能交换数据,我们称之为interface(数据接口)。
时 间回到07年Iphone一代发布以前,主流手机尺寸还是2.2,分辨率大致QVGA,普通非智能手机平台如MTK/英飞凌/高通等都只有CPU接口(也 写成MPU/MCU),若要采用RGB接口的大屏,则要添加一个CPU接口到LCD RGB接口的转换芯片。除此以外还有SPI,VSYNC,MDDI,MIPI等;

我重点说下,MCU(CPU),RGB interface。因为这个才是关系RAM的存在与否的关键。
CPU和RGB是两种不同的接口,简单的来讲:
CPU模式下,LCD controller是直接内置于LCD屏中的,这是所谓的Smart Display Panel,驱动程序只通过MPU数据总线将Data送到LCD的RAM中,至于显示到LCD中就直接交给内置的controller吧.
RGB模式下,就必须使用外部的controller,一般是指(手机或其他外部处理器)CPU自带,此时的LCD就是所谓的Dumb Display Panel(Dummy屏),数据必须通过点,行,帧时钟等由CPU自带controller去控制驱动数据显示到LCD上.
下面我简单用示意图来描述下这两者的差异.

速度上的较量:
这 是两种不同的数据传输方式,一般来讲RGB接口传输数据要比CPU接口来的更快.因为对于LCD Driver IC而言,通过CPU interface,数据必须要先送至Driver IC内置的RAM,然后再由Driver IC内置的controller显示在LCD上.而相比之下RGB方式是通过接口直接往LCD上送data显示.说到底此两方案都需要一个RAM去暂存待 发Data,只不过CPU是将GRAM做在Driver IC中,而RGB则需要接口转换IC(一般芯片中会集成此功能,内置GRAM.)但是不得不将这里所指的时间快慢只是以毫秒去计算的,人的感知根本无法对 此作出判断.
优劣势的较量:
一 般来说RGB更适用用以前所谓的大屏,QVGA/VGA,小屏(小于1.8寸)一般使用CPU interface.这个跟功耗基本上没有关系如果一定要扯到功耗比较,那么只能说同等驱动电压以及驱动尺寸下理论上CPU方式耗电更大,因为外置RAM 的缘故.而CPU模式控制简单,无需时钟和同步信号,相比之下的RGB模式客制化程度更高.但是对开发端而言稍显复杂,并不是简单的下command的方 式就能实现显示功能.
下面我们的故事进行到新版的狗血剧情中:MIPI阵营.(想了解MIPI的可以自行百度)
MIPI好比大户人家,MIPI就是一家之主的地主黄世仁.下面有无数小妾,DSI,DSC恰是其中两个.这两个各有所长,你可以认为,他们一个长的漂亮迷死了黄老爷,一个功夫厉害,爽死了黄老爷.总之结果就是和黄老爷搞上了.


以下内容来源网络。

DSI(Video Mode)视频模式.
这种工作模式与传统RGB接口相似,主机需要持续刷新显示器。由于不使用专用的数据信号传输同步信息,控制信号和RGB数据是以报文的形式通过MIPI总线传输的。因为主机需要定期刷新显示器,显示器就不需要帧缓冲器。这才MX LCD不需要RAM的关键原因。
DCS(Command mode)命令模式
MIPI总线控制器使用显示命令报文来向显示器发送像素数据流。显示器应该有一个全帧长的帧缓冲器来存储所有的像素数据。一旦数据被放在显示器的帧缓冲器中,定时控制器就从帧缓冲器中取出数据,并自动把它们显示在屏幕上。MIPI总线控制器不需要定期刷新显示器。
两种模式的优缺点
        在成本和功耗方面,每个工作模式都有优点和缺点。视频模式显示架构无须帧缓冲器。然而,主机定期以高速模式发送DSI视频报文却消耗了大量的平均能量。
        在理想情况,当显示内容不改变时(或不经常改变时),显示系统的中央处理器就应该切换到低功耗模式,而处理器和显示器之间的链路会在需要的时候激 活。由于主机定期刷新的需要,部分中央处理器和存储器接口也需要保持激活状态,这可以使系统不会达到最好的功率预算。
        另一方面,命令模式显示架构允许显示器直接对整个帧缓冲器进行自刷新。然而,在显示器中集成全帧长帧缓冲器总是需要成本的,特别是今天的大多数用户 所需求的高分辨率显示器。这就要求接口芯片有更大的管芯尺寸。显示器制造商也不得不为每种显示分辨率提供具有特定容量帧缓冲器的显示控制器。
        对于视频模式和命令模式显示架构,通常都需要对显示控制器的寄存器编程来设置相应的显示分辨率、外观比率和工作模式。MIPI并不定义任何标准协议来访问这些内部寄存器,因此,不同的显示器制造商可以定制自己专用的命令集。
       为了摆脱不同制造商专用显示命令之间的冲突,有些制造商更愿意让显示器能够自己进行初始化,以使显示器不需要MIPI主机控制器的配置就可以正常工作。在 这种情况下,显示器通常有一个存储显示参数的PROM存储器。这是非常方便的,但PROM也占据了比较大的存储器空间。

看完上面这一段,应该会有人明白了。其实这只是两种方式而已,都是把手机处理器的数据传送到LCD上,并显示出来,结果都是一样。正如魅族工程师所言,目前的处理器完全能够应付,RAM是多次一举。

下面就部分网友提出的为何9100和IP4内置RAM的事情进行澄清.
       首先是9100,我没有找到9100的资料,但我不相信9100上市产品在使用command mode,这样的方式虽然节省端口的数据量,但是存在刷新频率低,并且这么高的分辨率以及亮度的产品,肯定会导致filker闪烁出现.并且以9100的 处理器,同时为两块WVGA的产品video mode的刷新完全没有压力.
       其次是IP4,IP4驱动IC的确内置RAM.但是却未使用在产品端.下面我来举证.
       这是IP4/IP4S的测试开发板.
看图中,大家可以比对下网上的拆机图片,确认下是不是apple的模组?

       此测试系统使用的是solomon SSD2825的MIPI芯片使用video mode点亮的.我拿到的datasheet并非正式版,(其实SSD2805完全可以驱动Apple的模组,只是必须以command mode,)因为此产品为3lane产品,而SSD2805只能支持2lane,最大带宽无法满足video mode,而SSD2825支持4lane,最高分辨率可以支持到1920*1200;
      下面看我在SSD2825 Datasheet中的截图.

       此IC同时支持Dumb display panel 和Smart display panel.而对我们MX的处理器更不用说,其实**的处理完全支持(个人猜想),那么为什么**没有这样做呢.肯定是降低开发难度,不需要在LCD接口 调试上花费太多精力,但缺点也显而易见,可能偶尔会出现屏幕延时的现象.

       再来讨论下IP4为何内置LCD RAM,首先IP4内置RAM这个毋庸置疑,但是内置不代表他在使用,原 因有二:一是对Apple这样走量的客户,订单随便都是上千万,这样的量,内置和不内置价格基本无异.二来,Apple是不做亏本生意的,那么RAM是干 嘛用的,答案就是For工厂端的测试使用,众所周知,使用command mode的时候,对带宽要求较低,从某种意义上来讲,对LCD工厂端测试机的要求相应也会降低.apple虽然是暴利企业,但是不得不说他很会供应商打成 一片,帮助供应商一起降低成本,等于变相的降低自己的成本.


原帖地址:http://bbs.meizu.com/viewthread.php?tid=3058847&page=1#pid51708144



参考:http://www2.electronicproducts.com/MIPI_display_standards_for_mobile_Internet_devices-article-FAJH_CMD_May2009-html.aspx

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