MIPI TSET fail 分析-skew

如下为几次实际测试中遇到的情况

Case1

现象描述

测试: 8M camera的MIPI HS的 data to clock skew 超标

初步分析

分析skew fail的波形中，data 差分过零点的统计直方图中，绝大部分的data上升沿和clock的UI中心位置对齐，而极少数的data的波形由于上升下降沿台阶所以落在了统计框内，进而导致极少数的clock和data的skew大于0.15UI，即root cause都是边沿上的台阶引起

仿真链路

Ø skew从波形上看是示波器的一致性测试软件误统计了部分数据导致skew超标

Ø 针对测试点位置的信号，仿真结果上看建立和保持时间只相差了5ps，远小于0.15UI的范围

Ø 打开camera，分别在预览和录像模式下反复读取CSI 内部的状态寄存器“0x62800020”和“0x62800024”

Ø 可以看到ERR寄存器一直是0，即CSI接受侧经过ECC和CRC校验后确认接收的MIPI数据不存在误码，也即实测到的skew超标没有影响实际的接收判决

Case2

现象描述

·      在MIPI一致性测试中，出现 1.5.4 Data-to-Clock Skew (TSKEW(TX))项测试fail，不满足MIPI协议。

·      MIPI协议Skew要求：-150 mUIinst～150 mUIinst  （1 Uiinst = 1 Data Bit Time）

·      测试数据：Tskew(Worst) = -162 mUIinst

初步分析

在MIPI传输中，Data和CLK有一定Skew的要求（ -150 mUIinst～150 mUIinst ），接收端Data和CLK要有一定的建立保持时间的要求。在测试中，示波器测试软件U7238C通过CLK和Data重建Data眼图，通过直方统计图测量左右两个交叉点的分布，从而测量出来Data和Clock的Skew，这种统计的方法可以找到最差的结果。

 

·      下图为抓取的Tsetup眼图，从图中可以看出，由于DATA差分信号存在回沟，导致部分数据落在测试软件的直方统计框中，被测试软件误认为Tsetup点。因此，出现Tskew(Worst) = -162 mUIinst，测试fail的情况。

·      对于Thold眼图，其情况与Tsetup眼图一致。在测试软件U7238C中， Skew值是利用Tsetup眼图测试数据计算出的，并未采用Thold眼图测试数据。因为二者反应出的Data和CLK Skew值是一致的。

仿真链路

DATA差分信号的回沟是由于Camera模组、PCB走线阻抗不匹配，导致在测试点处存在信号反射导致。在接收端处， DATA差分信号的回沟会几乎消失，接收端的信号质量要明显好于测试点的信号质量。下面的仿真报告可以说明这两点。

·      仿真拓扑结构如下，按照LCM MIPI信号传输路径（Camera同样适用）进行仿真。

·      RL=100Ohm，通过增加C=0.2pf来模拟接收端的阻抗不匹配。

·      测试点处增加了一段5.8mm长的走线，因为实际测试探头也连了一段走线。

·      FPC和Connector的模型没有，使用理想传输线替代

测试点处的仿真眼图如下，其中TD为延迟时间，用于模拟测试点到接收端的走线长度，走线越长，延迟时间越大。

从图中可以看出，阻抗不匹配时，信号出现回沟，且回沟随着测试点到接收端的走线长度的增加而后移。

从接收端处的仿真眼图可以看出，虽然测试点处的信号由于阻抗不匹配出现回沟，但在接收端处，回沟几乎消失了，接收端的眼图信号要明显好于测试点的眼图信号。

因此，虽然测试点处的DATA差分信号存在回沟，但实际接收端处的DATA差分信号的回沟会消失很多，不会造成Tsetup点和Thold点误判断，故接收端处的信号能够满足MIPI Data和CLK的Skew要求，不会影响MIPI的正常传输。