ZHCT556 July   2024 SN65DSI83 , SN65DSI84 , SN65DSI85

 

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    1.     摘要
    2.     SN65DSI8x的分类
    3.     根据应用场景选择对应的 SN65DSI8x 型号
    4.     通过 DSI-TUNER 生产对应配置代码
    5.     DSI Tuner 使用流程详解
    6.     总结
    7.     参考资料
  3.   商标
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摘要

随着系统级芯片 (SoC) 和显示屏技术的不断进步，两者间视频信号的兼容性成为设计挑战。为解决这一问题，视频信号桥接芯片（Bridge）应运而生，它们作为中介，将 SoC 或图形处理单元 (GPU) 产生的视频信号转换为显示屏所能接收的格式，确保信号的顺利传输与显示。 TI 作为世界领先的半导体器件公司，其产品 SN65DSI8x 系列桥接芯片不仅解决了现代电子设备中信号转换的难题，更为设计者提供了构建高质量显示系统的有力工具。 本文总结了SN65DSI8x 系列选型方法，软件使用指南，有助于工程师更高效地设计出更具竞争力的显示产品。

SN65DSI8x的分类

SN65DSI8x 包含 SN65DSI83，SN65DSI84, SN65DSI85 三个不同的型号，SN65DSI83-Q1, SN65DSI84-Q1, SN65DSI85-Q1 为对应的车规版本。

三者主要特点如下：

SN65DSI83:

  • 单通道 MIPI DSI 输入，单通道 LVDS 输出
  • 输入 DSI 时钟：40 - 500 MHz; LVDS 输出时钟范围：25–154 MHz
  • DSI 支持最多4个通道，每个通道 1 Gbps

SN65DSI84:

  • 单通道 MIPI DSI 输入，双通道 LVDS 输出
  • 输入 DSI 时钟：40 - 500 MHz; 每个 LVDS 输出时钟范围：25–154 MHz
  • DSI 支持最多 4 个通道，每个通道 1 Gbps

SN65DSI85:

  • 双通道 MIPI DSI 输入，双通道 LVDS 输出
  • 输入 DSI 时钟：40 - 500 MHz; 每个 LVDS 输出时钟范围：25–154 MHz
  • 两个 DSI 通道，每个 DSI 通道支持最多 4 个通道，每个通道 1 Gbps；

三者主要区别如图 1所示：

SN65DSI83/84/85 区别 图 1 SN65DSI83/84/85 区别

根据应用场景选择对应的 SN65DSI8x 型号

应用1：SN65DSI83 单通道输入，单通道输出 Single-channel DSI to Single-channel LVDS

选型前，需要了解屏幕的具体参数信息，以应用1屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz 所示的屏幕参数为例，先确认屏幕分辨率和Blanking等信息。

应用1屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz 图 2 应用1屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz

根据屏幕参数，能够计算出输出的 LVDS LCK。根据应用1屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz 的参数可以计算出 LVDS CLK = Htotal × Vtotal × 60 = 51.2MHz，如果没有 Total 值可以用公式（1），Blanking 取 20%，建议能够拿到完整的 blanking 信息，这样计算才准确。而 SN65DSI83 的输出时钟频率范围是 25-154 MHz, 所以满足 SN65DSI83 的输出要求。

对应的输入要求呢, SN65DSI83-Q1为单通道输出, bpp 取 24，需要用到公式（2）：

假设 LVDS CLK 频率为之前提供的 51.2 MHz，同时假设屏幕是 24 bpp（使用 4个 LVDS数据通道）并且 SN65DSI83上的所有 4个 DSI 数据通道都将被使用。将这些数据代入公式，我们得到 DSI CLK 频率为 153.6 MHz。SN65DSI83支持的 DSI CLK 输入范围是 40-500 MHz，所以输入也满足 SN65DSI83 要求。

应用2：SN65DSI84单通道输入，双通道输出 Single-channel DSI to dual-channel LVDS

单通道输入双 LVDS 显示的应用场景时，选择 SN65DSI84 桥接芯片。基于按照应用2屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz给的屏幕参数来计算，对于双 LVDS 显示器，这种情况下，显示器有两组 LVDS 时钟。如果需要的频率是 45.3 MHz.

应用2屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz 图 3 应用2屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz

在 DSI 到双通道 LVDS 的应用场景下，DSI CLK 频率的计算与单通道应用不同，因为当涉及到双通道 LVDS时，DSI CLK 需要同时支持两个 LVDS CLK 的需求，DSI CLK 需要参考公式（3）。带入应用2屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz的参数进行计算，得到 DSI 时钟频率大约是 271.8 MHz。SN65DSI84 支持的 DSI 时钟频率范围是 40 MHz 到 500 MHz，所以 271.8 MHz 在这个范围内符合芯片要求。

应用3：SN65DSI85 双通道输入，双通道输出 Dual-channel DSI to dual-channel LVDS

应用3屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz(同应用2) 图 4 应用3屏幕参数示例,其屏幕刷新率为60Hz(同应用2)

使用与单通道 DSI 到双通道 LVDS 部分相同的情况相同，都涉及到双 LVDS 显示屏，但是输入部分变成双 DSI，这时就要选择 SN65DSI85，且 SN65DSI85 的两个时钟每一个都能支持 25 - 154 MHz 范围内的频率。由于现在有两个 LVDS 时钟，DSI CLK 频率的计算公式将与单通道 DSI 转双通道 LVDS 部分的公式相同，参考公式（4），计算得出 DSI CLK 为 135.9 MHz。

通过 DSI-TUNER 生产对应配置代码

下面以 SN65DSI83为例说明，如何使用 DSI Tuner 软件工具来完成 SN65DSI8x 的软件配置，并完成初始化代码的导出。其中 DSI Tuner 生成的代码能够直接用于视频信息和相关寄存器的配置。SN65DSI83初始化流程 是其初始化流程，需要对应规格书中正确的推荐顺序来设置，在 int seq5 的时候需要对寄存器 Control and Status Registers (CSR) 进行配置，此步骤可以直接使用 DSI Tuner 生成的代码。

SN65DSI83初始化流程 图 5 SN65DSI83初始化流程

DSI Tuner 使用流程详解

  1. 打开软件后，选择对应的器件，并点击 OK，如图2所示。
    设备选择 图 6 设备选择
  2. 输入屏幕信息，如图3所示。
    屏幕信息输入 图 7 屏幕信息输入

    Panel Vendor& Panel Model: 输入屏幕供应商和屏幕型号。

    Resolution：水平像素数×垂直线数。 当输入分辨率后，LVDS_HActive（水平有效像素数）和 LVDS_VActive（垂直有效行数）会自动更新。

    LVDS Mode：选择 LVDS 输出为单通道或双通道。 对于 SN65DSI83，仅支持“单通道” LVDS 模式。

    Test Pattern：勾选这里会启用测试图案生成功能，仅用于调试。如果不需要发送测试图案，不需要勾选。

  3. Pixels and Lines 输入

    输入对应的 LVDS 参数，需要根据屏幕的实际情况来填写。这个信息在屏幕的规格书中能够找到。

    LVDS 信息输入 图 8 LVDS 信息输入
  4. Additional Panel Info

    FORMAT（格式）：在 Format 1和 Format 2 之间选择。如果选择了RGB666 数据作为 DSI 视频模式，则必须选择 Format 2，如图5。如果从 DSI 接收到的是 RGB888 24 bpp 数据，并且选择了18 bpp 的屏幕，同时 CH*_24BPP_MODE 为 0（默认值），则必须选择 Format 1。关于Format 的详细描述，见参考资料中的 SN65DSI83-Q1 的规格书。

    其他信息输入 图 9 其他信息输入
    6 LVDS Output Data (Format2); Single-Link 24 bpp 图 10 6 LVDS Output Data (Format2); Single-Link 24 bpp
    LVDS Output Data (Format1); Single-Link 24 bpp 图 11 LVDS Output Data (Format1); Single-Link 24 bpp

    Data Enable Polarity（数据使能极性）、Horizontal Sync Polarity（水平同步极性）、Vertical Sync Polarity（垂直同步极性）和 Bits per Pixel（每像素位数）需要根据屏幕要求来选择。

    1- 5 输入完成后选择 进行下一步。

  5. DSI 参数输入

    所有与 DSI 相关的输入信息都在这个窗口中输入，如DSI Input窗口 所示。

    DSI Input窗口 图 12 DSI Input窗口
  6. DSI Info输入
    • 根据屏幕要求输入窗口中的 LVDS 信息。
    • 选择 DSI 通道模式：单通道、双通道或两个单通道。对于SN65DSI83 和 SN65DSI84，只有单通道模式是有效的。
    • 选择左右 (LR) 或偶奇 (OE)：注意如果 DSI 通道模式不是双通道，将会无法选择。
    • 选择是否启用 LR CROP：是或否。通常需要禁用 LR CROP（选择否）。
  7. Pixels & Lines 输入

    如Pixels & Lines输入 所示。

    Pixels & Lines输入 图 13 Pixels & Lines输入
  8. Additional Channel Info
    Additional Channel Info输入 图 14 Additional Channel Info输入
    • DSI DDR CLK rate（CLK）这栏输入 DSI Channel A 的速率，其速率默认等于 CLK 栏中的 DSI CH A CLK 的值（此时 LVDS CLK 输出参考 DSI CLK）。如果 CLK 中选择 Ref CLK(LVDS CLK 参考外部时钟)，则 DSI DDR CLK rate（CLK）这栏需要手动写对应的 DSI CLOCK值。
    • DSI #of Lanes 选择对应的 DSI 通道数量：1~4。
    • DSI Video Mode 选择 DSI 视频模式：RGB666、RGB666 或 RGB888。
  9. 时钟配置

    此栏需输入时钟配置信息。DSI_TUNNR 软件根据非突发模式的选择计算 LVDS 时钟速率（MHz）及建议的最低 DSI 时钟速率。SN65DSI8x 可以配置为使用外部参考时钟或 DSI Ch A CLK 作为 LVDS 时钟源。如时钟配置 所示。

    时钟配置 图 15 时钟配置
    • 在 “LVDS CLK (MHz)-nominal” 处输入屏幕的 LVDS PCLK。
    • 选择 LVDS 时钟源：DSI 时钟或参考时钟。
    • 如果选择了参考时钟，需在 “Ref CLK(MHz)” 栏中输入参考时钟频率，然后选择倍数（1-4）： 参考时钟（MHz）× 倍数 = LVDS CLK。如果选择了DSI 时钟，需在 “DSI Ch A CLK” 栏中输入 DSI 通道 A 的时钟频率，然后选择分频（1-25），DSI DDR CLK rate (MHz) 会根据前面输入的值自动计算出结果。 完成所有信息输入后，点击 确认。
  10. 输出 Outputs

    所有参数都完成输入后，点击计算器图标，将会跳转到输出窗口。输出窗口将输出行时间（从 SYNC 到 SYNC）要求、最小 DSI 通道时钟要求和基于实际 DSI 通道时钟和实际速率的突发时间。这些结果对确保显示器正确配置和时序同步至关重要，如输出窗口 所示。

    输出窗口 图 16 输出窗口
    • Line Time (SYNC to SYNC) Requirement (us) 行时间

      Line time 代表了DSI 输入端从一个 HSYNC（或 VSYNC）到下一个 HSYNC 行的时间要求。SoC 或者 GPU 等 DSI 信号源必须确保行时间符合本窗口计算出的行时间要求。

    • MIN DSI Ch* CLK REQUIREMENT (MHz) 最小 DSI 通道时钟

      最小 DSI 通道时钟需是指在行时间内，采样 DSI 数据所必需的最低 DSI 时钟频率。此值基于 DSI 速率和行时间计算得出。这个值等同于非突发操作模式下应使用的 DSI 时钟速率。

    • Data Burst Time 数据突发时间

      数据突发速率是根据实际的 DSI DDR CLK 速率和 DSI 数据量计算得出的。如果突发时间小于行时间，则剩余的行时间周期会用空白数据包填充。如果突发时间大于行时间，则需要增加 DSI DDR CLK 速率以满足行时间要求。在非突发操作模式下，数据突发时间通常等于行时间；而在突发模式操作中，它则少于行时间。这种模式下发送 RGB 数据包的时间被压缩，以留出更多的时间用来传送其他的数据。

  11. 完成配置后输出结果

    结果计算结束后，在菜单栏选择 并选择 Generate CSR List 能够看到完整的 Control and Status Registers 列表。

    工具菜单 图 17 工具菜单
    输出窗口 图 18 输出窗口

    为了方便用户配置，选择对应的 按键可以保持对应的寄存器配置文本。

    注意：PLL_EN位和SOFT_RESET位没配置，需要用户按照数据手册中推荐的顺序来设置。

    输出的寄存器文本 图 19 输出的寄存器文本

总结

本文介绍了TI 视频转换芯片 SN65DSI8x 系列选型方法和提供了 DSI Tuner 视频配置工具的相关方法，有助于工程师更高效地设计出更具竞争力的显示产品。