MIPI video mode 和 command mode 的區別
阿新 • • 發佈：2019-02-07
首先來講第一個話題LCD RAM
由來
最近魅族論壇和小米論壇最火的話題之一莫過於LCD RAM,當然小米最近後院起火,導致售後/投訴才是最火的.
何為LCD RAM?
LCD 是指字面意思是液晶顯示屏(Liquid Crystal Display), 而RAM: 隨機存取儲存器(Random-Access Memory),兩者完全是風馬牛不相及的東西。
下圖是一個標準的LCD的爆炸圖(不含TP)，請注意圖中紅色mark的地方:控制IC-- LCD的大腦。所謂的LCD RAM自然是指此大腦是否包含RAM.
題外話<不感興趣的可以跳過此節>
這個小東西佔整個模組<不含TP>的大約8%~15%，也就是說以目前單片4.5的720P的IPS價格大致為200左右，這個IC的價格大約為16~30之間。<這個只是我估算出來的，還有待考證>。佔整個手機成本比例其實算是很低了只有1%左右。當然同規格的IC是否內建RAM，的確價格方面會有差異，但是不會相差太多。目前產品同質化的嚴重的條件下產品的競爭力更多的表現為企業的採購力和成本控制能力。apple就是一個好的例子，最好的東西，最低的價格，當然一定是最大的量,甚至很多企業不惜虧本也要接apple的案子，原因有二：一是蘋果能幫助企業一起提升製程能力，另外一方面，需要藉助apple提升自己的形象。<不好意思扯的遠了點>。
回到正題。
LCD是否需要RAM?
既然說到這裡,我不得不澄清,這個狗血劇情並非新話題,其實在N久以前非高速產品<QVGA解析度下的MTK產品時代>就一直存在此現象.這就好比N版的神鵰俠侶,劇情不變,每一版的主演都在變.想當初一個年輕力壯的RGB和妖豔凍人貌美如花的如花:CPU一起當然要上演些狗血的激情.而現今廉頗老矣,尚能飯的自然只有MIPI.當然MIPI一人扮兩角,搞2P是是萬萬不可的.因為這個主演的MIPI是一家之主,有N多小妾,其中兩個一個被稱為DSI和DCS。
下面我來正式介紹以上幾個聯袂激情演出的主角.大家熱烈歡迎.
手機的器件很多，但主體無非是螢幕，主機板，電池，外殼，最為核心的自然是主機板和螢幕，螢幕與主機板處理器之間的必然會有接口才能交換資料，我們稱之為interface（資料介面）。
時間回到07年Iphone一代釋出以前，主流手機尺寸還是2.2，解析度大致QVGA,普通非智慧手機平臺如MTK/英飛凌/高通等都只有CPU介面(也寫成MPU/MCU)，若要採用RGB介面的大屏，則要新增一個CPU介面到LCD RGB介面的轉換晶片。除此以外還有SPI,VSYNC,MDDI,MIPI等；
我重點說下，MCU(CPU),RGB interface。因為這個才是關係RAM的存在與否的關鍵。
CPU和RGB是兩種不同的介面,簡單的來講:
CPU模式下,LCD controller是直接內置於LCD屏中的,這是所謂的Smart Display Panel,驅動程式只通過MPU資料匯流排將Data送到LCD的RAM中,至於顯示到LCD中就直接交給內建的controller吧.
RGB模式下,就必須使用外部的controller,一般是指(手機或其他外部處理器)CPU自帶,此時的LCD就是所謂的Dumb Display Panel(Dummy屏),資料必須通過點,行,幀時鐘等由CPU自帶controller去控制驅動資料顯示到LCD上.
下面我簡單用示意圖來描述下這兩者的差異.
速度上的較量:
這是兩種不同的資料傳輸方式,一般來講RGB介面傳輸資料要比CPU介面來的更快.因為對於LCD Driver IC而言,通過CPU interface,資料必須要先送至Driver IC內建的RAM,然後再由Driver IC內建的controller顯示在LCD上.而相比之下RGB方式是通過介面直接往LCD上送data顯示.說到底此兩方案都需要一個RAM去暫存待發Data,只不過CPU是將GRAM做在Driver IC中,而RGB則需要介面轉換IC(一般晶片中會整合此功能,內建GRAM.)但是不得不將這裡所指的時間快慢只是以毫秒去計算的,人的感知根本無法對此作出判斷.
優劣勢的較量:
一般來說RGB更適用用以前所謂的大屏,QVGA/VGA,小屏(小於1.8寸)一般使用CPU interface.這個跟功耗基本上沒有關係如果一定要扯到功耗比較,那麼只能說同等驅動電壓以及驅動尺寸下理論上CPU方式耗電更大,因為外接RAM的緣故.而CPU模式控制簡單,無需時鐘和同步訊號,相比之下的RGB模式客製化程度更高.但是對開發端而言稍顯複雜,並不是簡單的下command的方式就能實現顯示功能.
下面我們的故事進行到新版的狗血劇情中:MIPI陣營.(想了解MIPI的可以自行百度)
MIPI好比大戶人家,MIPI就是一家之主的地主黃世仁.下面有無數小妾,DSI,DSC恰是其中兩個.這兩個各有所長,你可以認為,他們一個長的漂亮迷死了黃老爺,一個功夫厲害,爽死了黃老爺.總之結果就是和黃老爺搞上了.
以下內容來源網路。
DSI(Video Mode)視訊模式.
這種工作模式與傳統RGB介面相似，主機需要持續重新整理顯示器。由於不使用專用的資料訊號傳輸同步資訊，控制訊號和RGB資料是以報文的形式通過MIPI匯流排傳輸的。因為主機需要定期重新整理顯示器，顯示器就不需要幀緩衝器。這才MX LCD不需要RAM的關鍵原因。
DCS(Command mode)命令模式
MIPI匯流排控制器使用顯示命令報文來向顯示器傳送畫素資料流。顯示器應該有一個全幀長的幀緩衝器來儲存所有的畫素資料。一旦資料被放在顯示器的幀緩衝器中，定時控制器就從幀緩衝器中取出資料，並自動把它們顯示在螢幕上。MIPI匯流排控制器不需要定期重新整理顯示器。
兩種模式的優缺點
在成本和功耗方面，每個工作模式都有優點和缺點。視訊模式顯示架構無須幀緩衝器。然而，主機定期以高速模式傳送DSI視訊報文卻消耗了大量的平均能量。
在理想情況，當顯示內容不改變時（或不經常改變時），顯示系統的中央處理器就應該切換到低功耗模式，而處理器和顯示器之間的鏈路會在需要的時候啟用。由於主機定期重新整理的需要，部分中央處理器和儲存器介面也需要保持啟用狀態，這可以使系統不會達到最好的功率預算。
另一方面，命令模式顯示架構允許顯示器直接對整個幀緩衝器進行自重新整理。然而，在顯示器中整合全幀長幀緩衝器總是需要成本的，特別是今天的大多數使用者所需求的高解析度顯示器。這就要求介面晶片有更大的管芯尺寸。顯示器製造商也不得不為每種顯示解析度提供具有特定容量幀緩衝器的顯示控制器。
對於視訊模式和命令模式顯示架構，通常都需要對顯示控制器的暫存器程式設計來設定相應的顯示解析度、外觀比率和工作模式。MIPI並不定義任何標準協議來訪問這些內部暫存器，因此，不同的顯示器製造商可以定製自己專用的命令集。
為了擺脫不同製造商專用顯示命令之間的衝突，有些製造商更願意讓顯示器能夠自己進行初始化，以使顯示器不需要MIPI主機控制器的配置就可以正常工作。在這種情況下，顯示器通常有一個儲存顯示引數的PROM儲存器。這是非常方便的，但PROM也佔據了比較大的儲存器空間。
看完上面這一段，應該會有人明白了。其實這只是兩種方式而已，都是把手機處理器的資料傳送到LCD上，並顯示出來，結果都是一樣。正如魅族工程師所言，目前的處理器完全能夠應付，RAM是多次一舉。
下面就部分網友提出的為何9100和IP4內建RAM的事情進行澄清.
首先是9100,我沒有找到9100的資料,但我不相信9100上市產品在使用command mode,這樣的方式雖然節省埠的資料量,但是存在重新整理頻率低,並且這麼高的解析度以及亮度的產品,肯定會導致filker閃爍出現.並且以9100的處理器,同時為兩塊WVGA的產品video mode的重新整理完全沒有壓力.
其次是IP4,IP4驅動IC的確內建RAM.但是卻未使用在產品端.下面我來舉證.
這是IP4/IP4S的測試開發板.
看圖中,大家可以比對下網上的拆機圖片,確認下是不是apple的模組?
此測試系統使用的是solomon SSD2825的MIPI晶片使用video mode點亮的.我拿到的datasheet並非正式版,(其實SSD2805完全可以驅動Apple的模組,只是必須以command mode,)因為此產品為3lane產品,而SSD2805只能支援2lane,最大頻寬無法滿足video mode,而SSD2825支援4lane,最高解析度可以支援到1920*1200;
下面看我在SSD2825 Datasheet中的截圖.
此IC同時支援Dumb display panel 和Smart display panel.而對我們MX的處理器更不用說,其實**的處理完全支援(個人猜想),那麼為什麼**沒有這樣做呢.肯定是降低開發難度,不需要在LCD介面除錯上花費太多精力,但缺點也顯而易見,可能偶爾會出現螢幕延時的現象.
由來
最近魅族論壇和小米論壇最火的話題之一莫過於LCD RAM,當然小米最近後院起火,導致售後/投訴才是最火的.
何為LCD RAM?
LCD 是指字面意思是液晶顯示屏(Liquid Crystal Display), 而RAM: 隨機存取儲存器(Random-Access Memory),兩者完全是風馬牛不相及的東西。
下圖是一個標準的LCD的爆炸圖(不含TP)，請注意圖中紅色mark的地方:控制IC-- LCD的大腦。所謂的LCD RAM自然是指此大腦是否包含RAM.
題外話<不感興趣的可以跳過此節>
這個小東西佔整個模組<不含TP>的大約8%~15%，也就是說以目前單片4.5的720P的IPS價格大致為200左右，這個IC的價格大約為16~30之間。<這個只是我估算出來的，還有待考證>。佔整個手機成本比例其實算是很低了只有1%左右。當然同規格的IC是否內建RAM，的確價格方面會有差異，但是不會相差太多。目前產品同質化的嚴重的條件下產品的競爭力更多的表現為企業的採購力和成本控制能力。apple就是一個好的例子，最好的東西，最低的價格，當然一定是最大的量,甚至很多企業不惜虧本也要接apple的案子，原因有二：一是蘋果能幫助企業一起提升製程能力，另外一方面，需要藉助apple提升自己的形象。<不好意思扯的遠了點>。
回到正題。
LCD是否需要RAM?
既然說到這裡,我不得不澄清,這個狗血劇情並非新話題,其實在N久以前非高速產品<QVGA解析度下的MTK產品時代>就一直存在此現象.這就好比N版的神鵰俠侶,劇情不變,每一版的主演都在變.想當初一個年輕力壯的RGB和妖豔凍人貌美如花的如花:CPU一起當然要上演些狗血的激情.而現今廉頗老矣,尚能飯的自然只有MIPI.當然MIPI一人扮兩角,搞2P是是萬萬不可的.因為這個主演的MIPI是一家之主,有N多小妾,其中兩個一個被稱為DSI和DCS。
下面我來正式介紹以上幾個聯袂激情演出的主角.大家熱烈歡迎.
手機的器件很多，但主體無非是螢幕，主機板，電池，外殼，最為核心的自然是主機板和螢幕，螢幕與主機板處理器之間的必然會有接口才能交換資料，我們稱之為interface（資料介面）。
時間回到07年Iphone一代釋出以前，主流手機尺寸還是2.2，解析度大致QVGA,普通非智慧手機平臺如MTK/英飛凌/高通等都只有CPU介面(也寫成MPU/MCU)，若要採用RGB介面的大屏，則要新增一個CPU介面到LCD RGB介面的轉換晶片。除此以外還有SPI,VSYNC,MDDI,MIPI等；
我重點說下，MCU(CPU),RGB interface。因為這個才是關係RAM的存在與否的關鍵。
CPU和RGB是兩種不同的介面,簡單的來講:
CPU模式下,LCD controller是直接內置於LCD屏中的,這是所謂的Smart Display Panel,驅動程式只通過MPU資料匯流排將Data送到LCD的RAM中,至於顯示到LCD中就直接交給內建的controller吧.
RGB模式下,就必須使用外部的controller,一般是指(手機或其他外部處理器)CPU自帶,此時的LCD就是所謂的Dumb Display Panel(Dummy屏),資料必須通過點,行,幀時鐘等由CPU自帶controller去控制驅動資料顯示到LCD上.
下面我簡單用示意圖來描述下這兩者的差異.
速度上的較量:
這是兩種不同的資料傳輸方式,一般來講RGB介面傳輸資料要比CPU介面來的更快.因為對於LCD Driver IC而言,通過CPU interface,資料必須要先送至Driver IC內建的RAM,然後再由Driver IC內建的controller顯示在LCD上.而相比之下RGB方式是通過介面直接往LCD上送data顯示.說到底此兩方案都需要一個RAM去暫存待發Data,只不過CPU是將GRAM做在Driver IC中,而RGB則需要介面轉換IC(一般晶片中會整合此功能,內建GRAM.)但是不得不將這裡所指的時間快慢只是以毫秒去計算的,人的感知根本無法對此作出判斷.
優劣勢的較量:
一般來說RGB更適用用以前所謂的大屏,QVGA/VGA,小屏(小於1.8寸)一般使用CPU interface.這個跟功耗基本上沒有關係如果一定要扯到功耗比較,那麼只能說同等驅動電壓以及驅動尺寸下理論上CPU方式耗電更大,因為外接RAM的緣故.而CPU模式控制簡單,無需時鐘和同步訊號,相比之下的RGB模式客製化程度更高.但是對開發端而言稍顯複雜,並不是簡單的下command的方式就能實現顯示功能.
下面我們的故事進行到新版的狗血劇情中:MIPI陣營.(想了解MIPI的可以自行百度)
MIPI好比大戶人家,MIPI就是一家之主的地主黃世仁.下面有無數小妾,DSI,DSC恰是其中兩個.這兩個各有所長,你可以認為,他們一個長的漂亮迷死了黃老爺,一個功夫厲害,爽死了黃老爺.總之結果就是和黃老爺搞上了.
以下內容來源網路。
DSI(Video Mode)視訊模式.
這種工作模式與傳統RGB介面相似，主機需要持續重新整理顯示器。由於不使用專用的資料訊號傳輸同步資訊，控制訊號和RGB資料是以報文的形式通過MIPI匯流排傳輸的。因為主機需要定期重新整理顯示器，顯示器就不需要幀緩衝器。這才MX LCD不需要RAM的關鍵原因。
DCS(Command mode)命令模式
MIPI匯流排控制器使用顯示命令報文來向顯示器傳送畫素資料流。顯示器應該有一個全幀長的幀緩衝器來儲存所有的畫素資料。一旦資料被放在顯示器的幀緩衝器中，定時控制器就從幀緩衝器中取出資料，並自動把它們顯示在螢幕上。MIPI匯流排控制器不需要定期重新整理顯示器。
兩種模式的優缺點
在成本和功耗方面，每個工作模式都有優點和缺點。視訊模式顯示架構無須幀緩衝器。然而，主機定期以高速模式傳送DSI視訊報文卻消耗了大量的平均能量。
在理想情況，當顯示內容不改變時（或不經常改變時），顯示系統的中央處理器就應該切換到低功耗模式，而處理器和顯示器之間的鏈路會在需要的時候啟用。由於主機定期重新整理的需要，部分中央處理器和儲存器介面也需要保持啟用狀態，這可以使系統不會達到最好的功率預算。
另一方面，命令模式顯示架構允許顯示器直接對整個幀緩衝器進行自重新整理。然而，在顯示器中整合全幀長幀緩衝器總是需要成本的，特別是今天的大多數使用者所需求的高解析度顯示器。這就要求介面晶片有更大的管芯尺寸。顯示器製造商也不得不為每種顯示解析度提供具有特定容量幀緩衝器的顯示控制器。
對於視訊模式和命令模式顯示架構，通常都需要對顯示控制器的暫存器程式設計來設定相應的顯示解析度、外觀比率和工作模式。MIPI並不定義任何標準協議來訪問這些內部暫存器，因此，不同的顯示器製造商可以定製自己專用的命令集。
為了擺脫不同製造商專用顯示命令之間的衝突，有些製造商更願意讓顯示器能夠自己進行初始化，以使顯示器不需要MIPI主機控制器的配置就可以正常工作。在這種情況下，顯示器通常有一個儲存顯示引數的PROM儲存器。這是非常方便的，但PROM也佔據了比較大的儲存器空間。
看完上面這一段，應該會有人明白了。其實這只是兩種方式而已，都是把手機處理器的資料傳送到LCD上，並顯示出來，結果都是一樣。正如魅族工程師所言，目前的處理器完全能夠應付，RAM是多次一舉。
下面就部分網友提出的為何9100和IP4內建RAM的事情進行澄清.
首先是9100,我沒有找到9100的資料,但我不相信9100上市產品在使用command mode,這樣的方式雖然節省埠的資料量,但是存在重新整理頻率低,並且這麼高的解析度以及亮度的產品,肯定會導致filker閃爍出現.並且以9100的處理器,同時為兩塊WVGA的產品video mode的重新整理完全沒有壓力.
其次是IP4,IP4驅動IC的確內建RAM.但是卻未使用在產品端.下面我來舉證.
這是IP4/IP4S的測試開發板.
看圖中,大家可以比對下網上的拆機圖片,確認下是不是apple的模組?
此測試系統使用的是solomon SSD2825的MIPI晶片使用video mode點亮的.我拿到的datasheet並非正式版,(其實SSD2805完全可以驅動Apple的模組,只是必須以command mode,)因為此產品為3lane產品,而SSD2805只能支援2lane,最大頻寬無法滿足video mode,而SSD2825支援4lane,最高解析度可以支援到1920*1200;
下面看我在SSD2825 Datasheet中的截圖.
此IC同時支援Dumb display panel 和Smart display panel.而對我們MX的處理器更不用說,其實**的處理完全支援(個人猜想),那麼為什麼**沒有這樣做呢.肯定是降低開發難度,不需要在LCD介面除錯上花費太多精力,但缺點也顯而易見,可能偶爾會出現螢幕延時的現象.
再來討論下IP4為何內建LCD RAM,首先IP4內建RAM這個毋庸置疑,但是內建不代表他在使用,原因有二:一是對Apple這樣走量的客戶,訂單隨便都是上千萬,這樣的量,內建和不內建價格基本無異.二來,Apple是不做虧本生意的,那麼RAM是幹嘛用的,答案就是For工廠端的測試使用,眾所周知,使用command mode的時候,對頻寬要求較低,從某種意義上來講,對LCD工廠端測試機的要求相應也會降低.apple雖然是暴利企業,但是不得不說他很會供應商打成一片,幫助供應商一起降低成本,等於變相的降低自己的成本.
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