CN116471216B - 一种用于mipi协议层验证的硬件平台及其验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MIPI协议层验证的硬件平台及其验证方法，旨在降低测试成本，提高测试灵活性、丰富测试场景和提高测试效率。该硬件平台包括视频源、SoC开发板、电平转换芯片A、电平转换芯片B、FPGA开发板和显示器。验证方法包括MIPI命令模式验证方法和MIPI视频模式验证方法，MIPI命令模式验证方法包括正向验证方法和反向验证方法。本发明在MIPI协议层功能实物验证领域具有创新性和实用性，可以广泛应用于各类嵌入式系统以及移动设备的开发和测试。

Description

一种用于MIPI协议层验证的硬件平台及其验证方法

技术领域

本发明属于微电子及显示技术领域，具体涉及一种用于MIPI协议层验证的硬件平台及其验证方法。

背景技术

MIPI协议是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。MIPI协议的提出，旨在解决日益增长的高清图像（视频）传输的高带宽要求与传统接口的低速率之间的矛盾，同时为整个行业提供统一的标准，缩短产品的开发周期，增强不同厂商之间产品的兼容性。

MIPI协议提出之初，主要有两个应用：CSI（Camera Serial Interface，摄像头串行接口）和DSI（Display Serial Interface，显示串行接口），这两个协议共用一种物理层协议D-PHY。例如：智能手机中的摄像头和CPU之间采用的就是CSI协议，CPU和LCD之间采用的就是DSI协议。随着MIPI联盟的发展，不仅CSI和DSI在不断的更新，新的物理层协议也被提了出来，如C-PHY和M-PHY。本发明所涉及的MIPI协议层指DSI或CSI协议。

目前市面上有许多MIPI信号发生器，可以用来对MIPI协议层进行测试，包括功能测试和信号完整性测试等。然而，MIPI信号发生器通常价格高昂且不易于使用，需要专业的技能来进行操作和维护，这将会增加验证或测试的成本。并且MIPI信号发生器只能发送静态电平序列和测试图信号，无法支持实时视频流发送，也无法完全模拟出实际应用中的噪声和干扰等复杂场景。

发明内容

发明目的：本发明公开了一种用于MIPI协议层验证的硬件平台及其验证方法，通过应用SoC开发板，能够在没有MIPI信号发生器的情况下完成MIPI协议层功能测试，能够大大降低测试成本；通过应用电平转换芯片，对FPGA的选型要求较低，对于已有的FPGA开发板不需要进行更换或升级，能够在降低测试成本的同时提高测试的灵活性；支持实时视频流发送和测试，完全模拟实际应用中的噪声等干扰因素，能够丰富测试场景，提高测试效率。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种用于MIPI协议层验证的硬件平台，包括用于发送视频信号的视频源，视频源的输出端与SoC开发板的第一输入端连接，SoC开发板的输出端与电平转换芯片A的输入端连接，电平转换芯片A的输出端与FPGA开发板的第一输入端连接，FPGA开发板的第一输出端与显示器的输入端连接，显示器的输出端与FPGA开发板的第二输入端连接，FPGA开发板的第二输出端与电平转换芯片B的输入端连接，电平转换芯片B的输出端和SoC开发板的第二输入端连接。

一种用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法，包括MIPI命令模式验证方法；

所述的MIPI命令模式验证方法包括MIPI命令模式正向验证方法和MIPI命令模式反向验证方法；所述MIPI命令模式正向验证方法为MIPI主机向显示器发送控制指令时不要求显示器应答的验证方法；所述MIPI命令模式反向验证方法为MIPI主机向显示器发送控制指令时要求显示器向MIPI主机发送应答的验证方法；

还包括MIPI视频模式验证方法，所述MIPI视频模式验证方法为MIPI主机向显示器发送视频信号的验证方法。

有益效果：本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种用于MIPI协议层验证的硬件平台及方法：

（1）、通过应用SoC开发板，能够在没有MIPI信号发生器的情况下完成MIPI协议层功能测试，能够大大降低测试成本；

（2）、通过应用电平转换芯片，对FPGA的选型要求较低，对于已有的FPGA开发板不需要进行更换或升级，能够在降低测试成本的同时提高测试的灵活性；

（3）、支持实时视频流发送和测试，并且能够完全模拟实际应用中的噪声等干扰因素，能够丰富测试场景，提高测试效率。

总之，本发明在MIPI协议层功能实物验证领域具有创新性和实用性，可以广泛应用于各类嵌入式系统以及移动设备的开发和测试。

附图说明

图1是本发明硬件平台的组件及连接说明；

图2是本发明验证方法的方法说明；

图3是本发明MIPI命令模式正向验证方法图；

图4是本发明MIPI命令模式反向验证方法图；

图5是本发明MIPI视频模式验证方法图。

实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明公开了一种用于MIPI协议层验证的硬件平台，包括以下组件：视频源、SoC开发板、电平转换芯片A、电平转换芯片B、FPGA开发板和显示器。

视频源的输出端与SoC开发板的第一输入端连接，SoC开发板的输出端与电平转换芯片A的输入端连接，电平转换芯片A的输出端与FPGA开发板的第一输入端连接，FPGA开发板的第一输出端与显示器的输入端连接，显示器的输出端与FPGA开发板的第二输入端连接，FPGA开发板的第二输出端与电平转换芯片B的输入端连接，电平转换芯片B的输出端和SoC开发板的第二输入端连接。

本发明的硬件平台中视频源用于发送视频信号，主要包括符合VESA标准的不同分辨率、刷新率的视频信号，通过HDMI或DP、TypeC等线缆输出。

本发明的硬件平台中SoC开发板用于实现MIPI主机功能。所述MIPI主机功能包括：（1）MIPI命令模式：发送MIPI控制指令；接收并解析MIPI应答。所述MIPI控制指令，主要包括显示器的复位控制、显示控制、屏幕参数读写控制等指令，满足MIPI协议规定的指令格式和信号电平；所述MIPI应答，主要包括MIPI主机要求显示器返回的屏幕参数等应答，满足MIPI协议规定的应答格式和信号电平。（2）MIPI视频模式：接收视频源输出的视频信号，转换为MIPI视频信号并发送。所述MIPI视频信号为满足MIPI协议规定的视频格式和信号电平的视频信号。

本发明的硬件平台中电平转换芯片A用于实现MIPI电平转FPGA IO电平的功能。所述MIPI电平包括MIPI单端信号电平和MIPI差分信号电平。所述FPGA IO电平包括FPGA单端IO电平和差分IO电平。所述MIPI电平转FPGA IO电平包括MIPI单端信号电平转FPGA单端IO电平和MIPI差分信号电平转FPGA差分IO电平。

本发明的硬件平台中电平转换芯片B用于实现FPGA IO电平转MIPI电平的功能。所述FPGA IO电平转MIPI电平包括FPGA单端IO电平转MIPI单端信号电平和FPGA差分IO电平转MIPI差分信号电平。

本发明的硬件平台中FPGA开发板用于集成待测试的MIPI协议层，实现MIPI从机功能。所述MIPI从机功能包括：（1）MIPI命令模式，接收MIPI-FPGA控制指令，解析并转换为显示器控制指令；接收显示器应答，解析并转换为MIPI-FPGA应答。所述MIPI-FPGA控制指令指MIPI控制指令经过电平转换芯片A输出的控制指令，满足MIPI协议规定的指令格式和FPGAIO电平；所述显示器控制指令满足显示器通讯协议规定的指令格式和信号电平。所述显示器应答满足显示器通讯协议规定的应答格式和信号电平；所述MIPI-FPGA应答指显示器应答经过MIPI从机解析并转换之后的应答，满足MIPI协议规定的应答格式和FPGA IO电平。（2）MIPI视频模式：接收MIPI-FPGA视频信号，解析并转换为显示器视频信号。所述MIPI-FPGA视频信号指MIPI视频信号经过电平转换芯片A输出的视频信号，满足MIPI协议规定的视频格式和FPGA IO电平。所述显示器视频信号满足显示器规定的视频格式和信号电平，显示器规定的视频格式一般为VESA标准的视频格式，包括数据和时序信号。

本发明的硬件平台中显示器用于对显示器控制指令进行响应，实现显示器参数初始化等功能；以及对视频源输出画面进行实时显示。具体可以为LCD/OLED等显示器。

将上述组件按照图1的连接方式完成电气连接，例如：将视频源与SoC开发板通过HDMI线缆连接；将SoC开发板与电平转换芯片A和电平转换芯片B分别通过连接器连接；将电平转换芯片A和电平转换芯片B分别与FPGA开发板通过连接器连接；将FPGA与显示器通过连接器连接。

如图2所示，本发明还公开了一种用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法。所述验证方法包括MIPI命令模式验证方法和MIPI视频模式验证方法，所述MIPI命令模式验证方法又包括正向验证方法和反向验证方法。

如图3所示，本发明的MIPI命令模式正向验证方法，为MIPI主机向显示器发送控制指令（不要求显示器应答）的验证方法，包括以下步骤：

S11、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是则进行步骤S12，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S11；

S12、编写和修改SoC驱动程序，编辑和发送MIPI控制指令，测试输出的MIPI控制指令是否符合MIPI协议的格式和信号电平；是则进行步骤S13，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S12；

S13、配置电平转换芯片A，测试MIPI控制指令电平转换是否正确，是否转换为MIPI-FPGA控制指令；是则进行步骤S14，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S13；

S14、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA控制指令进行解析，测试MIPI-FPGA控制指令是否转换为显示器控制指令并被显示器响应；是则表明MIPI命令模式正向验证完成，功能正确，否则表明MIPI命令模式正向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S14。

如图4所示，本发明的MIPI命令模式反向验证方法，为MIPI主机向显示器发送控制指令（要求显示器应答），显示器向MIPI主机发送应答的验证方法，包括以下步骤：

S21、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是进行步骤S22，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S21；

S22、编写和修改SoC驱动程序，编辑和发送MIPI控制指令，测试输出的MIPI控制指令是否符合MIPI协议的格式和信号电平；是则进行步骤S23，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S22；

S23、配置电平转换芯片A，测试MIPI控制指令电平转换是否正常，是否转换为MIPI-FPGA控制指令；是则进行步骤S14，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S23；

S24、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA控制指令进行解析，测试MIPI-FPGA控制指令是否转换为显示器控制指令并被显示器应答；是则进行步骤S25，否则表明MIPI命令模式正向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S24；

S25、通过待测试的MIPI协议层对显示器应答进行解析，测试显示器应答是否转换为MIPI-FPGA应答；是则进行步骤S26，否则对显示器进行调试，重新进行步骤S25；

S26、配置电平转换芯片B，测试MIPI-FPGA应答电平转换是否正常，是否转换为MIPI应答；是则进行步骤S27，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S26；

S27、测试MIPI主机是否收到正确的应答；是则表明MIPI命令模式反向验证完成，功能正确，否则表明MIPI命令模式反向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S27。

如图5所示，本发明的MIPI视频模式验证方法，为MIPI主机向显示器发送视频信号的验证方法，包括以下步骤：

S31、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是则进行步骤S32，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S31；

S32、编写和修改SoC驱动程序，接收视频源信号并转换为MIPI视频信号，测试输出的MIPI视频信号是否符合MIPI协议的格式和信号电平，分辨率刷新率是否与视频源一致；是则进行步骤S33，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S32；

S33、配置电平转换芯片A，测试MIPI视频信号电平转换是否正常，是否转换为MIPI-FPGA视频信号；是则进行步骤S34，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S33；

S34、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA视频信号进行解析，测试MIPI-FPGA视频信号是否转换为显示器视频信号并被显示器接收和显示，是则表明MIPI视频模式验证完成，功能正确，否则表明MIPI视频模式功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S34。

按照上述方法，完成MIPI命令模式正向验证方法、MIPI命令模式反向验证方法和MIPI视频模式验证方法，则表明已完成对MIPI协议层功能验证，且功能正确。

通过应用SoC开发板，能够在没有MIPI信号发生器的情况下完成MIPI协议层功能测试，能够大大降低测试成本；通过应用电平转换芯片，对FPGA的选型要求较低，对于已有的FPGA开发板不需要进行更换或升级，能够在降低测试成本的同时提高测试的灵活性；支持实时视频流发送和测试，并且能够完全模拟实际应用中的噪声等干扰因素，能够丰富测试场景，提高测试效率。

总之，本发明在MIPI协议层功能实物验证领域具有创新性和实用性，可以广泛应用于各类嵌入式系统以及移动设备的开发和测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于MIPI协议层验证的硬件平台，其特征在于，包括用于发送视频信号的视频源，视频源的输出端与SoC开发板的第一输入端连接，SoC开发板的输出端与电平转换芯片A的输入端连接，电平转换芯片A的输出端与FPGA开发板的第一输入端连接，FPGA开发板的第一输出端与显示器的输入端连接，显示器的输出端与FPGA开发板的第二输入端连接，FPGA开发板的第二输出端与电平转换芯片B的输入端连接，电平转换芯片B的输出端和SoC开发板的第二输入端连接；

所述SoC开发板用于实现MIPI主机功能；所述MIPI主机功能包括：MIPI命令模式：发送MIPI控制指令；接收并解析MIPI应答；所述MIPI控制指令，包括显示器的复位控制、显示控制、屏幕参数读写控制的指令，满足MIPI协议规定的指令格式和信号电平；所述MIPI应答，包括MIPI主机要求显示器返回的屏幕参数的应答，满足MIPI协议规定的应答格式和信号电平；MIPI视频模式：接收视频源输出的视频信号，转换为MIPI视频信号并发送；所述MIPI视频信号为满足MIPI协议规定的视频格式和信号电平的视频信号；

所述电平转换芯片A用于实现将MIPI电平转FPGA IO电平的功能；所述MIPI电平包括MIPI单端信号电平和MIPI差分信号电平；所述FPGA IO电平包括FPGA单端IO电平和差分IO电平；所述MIPI电平转FPGA IO电平包括MIPI单端信号电平转FPGA单端IO电平和MIPI差分信号电平转FPGA差分IO电平；

所述电平转换芯片B用于实现FPGA IO电平转MIPI电平的功能；所述FPGA IO电平转MIPI电平包括FPGA单端IO电平转MIPI单端信号电平和FPGA差分IO电平转MIPI差分信号电平；

所述FPGA开发板用于集成待测试的MIPI协议层，实现MIPI从机功能；所述MIPI从机功能包括：MIPI命令模式，接收MIPI-FPGA控制指令，解析并转换为显示器控制指令；接收显示器应答，解析并转换为MIPI-FPGA应答；所述MIPI-FPGA控制指令指MIPI控制指令经过电平转换芯片A输出的控制指令，满足MIPI协议规定的指令格式和FPGA IO电平；所述显示器控制指令满足显示器通讯协议规定的指令格式和信号电平；所述显示器应答满足显示器通讯协议规定的应答格式和信号电平；所述MIPI-FPGA应答指显示器应答经过MIPI从机解析并转换之后的应答，满足MIPI协议规定的应答格式和FPGA IO电平；MIPI视频模式：接收MIPI-FPGA视频信号，解析并转换为显示器视频信号；所述MIPI-FPGA视频信号指MIPI视频信号经过电平转换芯片A输出的视频信号，满足MIPI协议规定的视频格式和FPGA IO电平；所述显示器视频信号满足显示器规定的视频格式和信号电平，显示器规定的视频格式为VESA标准的视频格式，包括数据和时序信号。

2.一种用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法，使用如权利要求1所述的用于MIPI协议层验证的硬件平台，其特征在于，包括MIPI命令模式验证方法；所述的MIPI命令模式验证方法包括MIPI命令模式正向验证方法和MIPI命令模式反向验证方法；所述MIPI命令模式正向验证方法为MIPI主机向显示器发送控制指令时不要求显示器应答的验证方法；所述MIPI命令模式反向验证方法为MIPI主机向显示器发送控制指令时要求显示器向MIPI主机发送应答的验证方法；还包括MIPI视频模式验证方法，所述MIPI视频模式验证方法为MIPI主机向显示器发送视频信号的验证方法。

3.根据权利要求2所述的用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法，其特征在于所述MIPI命令模式正向验证方法，包括以下步骤：

S11、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是则进行步骤S12，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S11；

S12、编写和修改SoC驱动程序，编辑和发送MIPI控制指令，测试输出的MIPI控制指令是否符合MIPI协议的格式和信号电平；是则进行步骤S13，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S12；

S13、配置电平转换芯片A，测试MIPI控制指令电平转换是否正确，是否转换为MIPI-FPGA控制指令；是则进行步骤S14，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S13；

S14、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA控制指令进行解析，测试MIPI-FPGA控制指令是否转换为显示器控制指令并被显示器响应；是则表明MIPI命令模式正向验证完成，功能正确，否则表明MIPI命令模式正向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S14。

4.根据权利要求3所述的用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法，其特征在于所述的MIPI命令模式反向验证方法，包括以下步骤：

S21、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是进行步骤S22，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S21；

S22、编写和修改SoC驱动程序，编辑和发送MIPI控制指令，测试输出的MIPI控制指令是否符合MIPI协议的格式和信号电平；是则进行步骤S23，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S22；

S23、配置电平转换芯片A，测试MIPI控制指令电平转换是否正常 ，是否转换为MIPI-FPGA控制指令；是则进行步骤S14，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S23；

S24、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA控制指令进行解析，测试MIPI-FPGA控制指令是否转换为显示器控制指令并被显示器应答；是则进行步骤S25，否则表明MIPI命令模式正向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S24；

S25、通过待测试的MIPI协议层对显示器应答进行解析，测试显示器应答是否转换为MIPI-FPGA应答；是则进行步骤S26，否则对显示器进行调试，重新进行步骤S25；

S26、配置电平转换芯片B，测试MIPI-FPGA应答电平转换是否正常，是否转换为MIPI应答；是则进行步骤S27，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S26；

S27、测试MIPI主机是否收到正确的应答；是则表明MIPI命令模式反向验证完成，功能正确，否则表明MIPI命令模式反向功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S27。

5.根据权利要求4所述的用于MIPI协议层验证硬件平台的验证方法，其特征在于所述的MIPI视频模式验证方法，其特征在于，包括以下步骤：

S31、检查硬件平台各组件供电和电气连接是否正常；是则进行步骤S32，否则对硬件平台进行排故，重新进行步骤S31；

S32、编写和修改SoC驱动程序，接收视频源信号并转换为MIPI视频信号，测试输出的MIPI视频信号是否符合MIPI协议的格式和信号电平，分辨率刷新率是否与视频源一致；是则进行步骤S33，否则根据MIPI协议对SoC驱动程序进行修改，重新进行步骤S32；

S33、配置电平转换芯片A，测试MIPI视频信号电平转换是否正常 ，是否转换为MIPI-FPGA视频信号；是则进行步骤S34，否则根据芯片手册对电平转换芯片进行配置，重新进行步骤S33；

S34、编写和修改FPGA驱动程序，将待测试的MIPI协议层集成到FPGA中，对MIPI-FPGA视频信号进行解析，测试MIPI-FPGA视频信号是否转换为显示器视频信号并被显示器接收和显示，是则表明MIPI视频模式验证完成，功能正确，否则表明MIPI视频模式功能不正确，需要对该协议层进行修改后重新进行步骤S34。