DE102007038725B3 - Integrierte Schnittstellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung - Google Patents
Integrierte Schnittstellenvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung Download PDFInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine integrierte Schnittstellenvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung.
- Bei integrierten Vorrichtungen, d. h. Vorrichtungen, die mittels integrierter Schaltkreise in Halbleitertechnik realisiert werden, ist es generell wünschenswert, die Komplexität und die benötigte Halbleitergrundfläche gering zu halten, um Kosten zu sparen und kleine Abmessungen der integrierten Schaltkreise (IC = engl. „integrated circuit", auch „Chip" genannt) zu erreichen.
- Das Dokument
US 7,021,971 B2 zeigt eine erweiterte USB-Schnittstelle. Ein Stecker und eine Buchse sind mit Anschlusskontakten versehen, welche für eine gewöhnliche USB-Schnittstelle benötigt werden. Darüber hinaus sind der Stecker und die Buchse mit zusätzlichen Anschlusskontakten versehen. Über diese zusätzlichen Anschlusskontakte kann ein Prozessor Daten mit angeschlossenen Peripheriegeräten austauschen, welche nicht gemäß USB, sondern gemäß anderer Bus-Typen eingerichtet sind, beispielsweise gemäß PCI-Express und SATA. - In dem Dokument
US 6,871,244 B1 ist gezeigt, dass Peripheriegeräte und Medienträger, die für verschiedene Bus-Protokolle konzipiert sind, an einen Standard-Bus angeschlossen werden. Durch eine geeignete Konversion des Kommunikationsprotokolls zwischen dem benutzten Anschlussstecker und dem Standard-Bus erscheinen die angeschlosssenen Geräte gegenüber dem Bus als Peripheriegeräte, welche von dem Bus unterstützt werden. - Das Dokument 2007/0028013 A1 zeigt eine Halbleitervorrichtung mit zwei Halbleiterchips, wobei einer der Halbleiterchips einen seriellen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen-Schaltkreis beinhaltet. Zwischen dem Schnittstellenschaltkreis und einer externen Vorrichtung werden serielle Daten über einen seriellen Bus übertragen.
- Ferner zeigt das Dokument 2002/0071037 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem elektronischen Gerät und einem darin integrierten Kameramodul. Die Daten werden als synchronisiertes serielles differentielles Signal übertragen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine integrierte Schnittstellenvorrichtung zum Bereitstellen eines seriellen differentiellen Dateneingangs für einen integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts eine Datenempfangsvorrichtung mit einer physikalischen Schicht auf, die in einer ersten Betriebsart gemäß einem ersten Schnittstellenstandard oder in einer zweiten Betriebsart gemäß einem zweiten Schnittstellenstandard betrieben werden kann, wobei der erste Schnittstellenstandard und der zweite Schnittstellenstandard in Bezug auf die physikalische Schicht nicht miteinander kompatibel sind. Die physikalische Schicht weist eine Analogeinheit zur Verarbeitung analoger Eingangssignale auf, in der Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard einen identischen Signalpfad durchlaufen.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung zum Bereitstellen eines seriellen differentiellen Dateneingangs für einen integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist auf: Betreiben einer physikalischen Schicht einer Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellen vorrichtung in einer ersten Betriebsart gemäß einem ersten Schnittstellenstandard, und Betreiben der physikalischen Schicht der Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellenvorrichtung in einer zweiten Betriebsart gemäß einem zweiten Schnittstellenstandard, wobei der erste Schnittstellenstandard und der zweite Schnittstellenstandard in Bezug auf die physikalische Schicht nicht miteinander kompatibel sind. Es werden analoge Eingangssignale verarbeitet, wobei analoge Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und analoge Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard bei der Verarbeitung einen identischen Signalpfad durchlaufen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
-
1 zeigt ein Blockschaltbild einer integrierten Schnittstellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Weitere beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. Wo anwendbar gilt die Beschreibung einer Vorrichtung analog für das entsprechende Verfahren und umgekehrt.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die physikalische Schicht eine Einheit auf, die sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart in einem jeweils benutzten Signalpfad liegt.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die physikalische Schicht Kontaktierungsflächen, über welche in der ersten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard übertragen werden und in der zweiten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard übertragen werden.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Kontaktierungsflächen zwei Anschlüsse für ein differentielles Taktsignal und zwei Anschlüsse für ein differentielles Datensignal auf.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die physikalische Schicht eine Digitaleinheit zur Verarbeitung digitaler Signale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und eine von der Digitaleinheit verschiedene weitere Digitaleinheit zur Verarbeitung digitaler Signale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard auf, wobei die Digitaleinheit und die weitere Digitaleinheit der Analogeinheit nachgeschaltet sind.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Schnittstellenstandard oder der zweite Schnittstellenstandard ein Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts.
- Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts der MIPI-Standard oder der SMIA-Standard.
- Bezugnehmend auf
1 wird nachfolgend ein Blockschaltbild einer integrierten Schnittstellenvorrichtung100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. - Die Schnittstellenvorrichtung
100 dient der Verbindung eines Kameramoduls mit einem integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts, beispielsweise einem Basisband-Prozessor-IC oder einem Applikationsprozessor-IC. Die Schnittstellen vorrichtung selbst kann gemeinsam mit dem Prozessor oder auf einem separaten IC integriert sein. Zur Vereinfachung ist nur eine Richtung der Datenkommunikationsverbindung dargestellt, nämlich die Datenübertragung von der Kamera zum Prozessor, d. h. aus Sicht des Prozessors der Dateneingang. Mittels eines Hochgeschwindigkeits-Signals werden Daten von der Kamera zum Prozessor-IC übertragen. In umgekehrter Richtung werden Kontrollsignale bzw. Steuerdaten vom IC zur Kamera übertragen. - Die Schnittstellenvorrichtung
100 stellt einen seriellen differentiellen Dateneingang für den Prozessor, über den er die von der Kamera kommenden Daten empfangen kann, zur Verfügung. Die Schnittstellenvorrichtung ermöglicht dabei eine höhere Bandbreite und bessere Verlustleistungswerte als eine parallele Schnittstelle und ist besser für Kameras mit hoher Auflösung, beispielsweise bis zu 5 Millionen Pixel oder mehr, geeignet. - In der Industrie sind bereits verschiedene, konkurrierende Schnittstellenbeschreibungen bzw. Schnittstellenstandards für Kamera-Schnittstellen definiert worden. Beispielsweise hat die Standardisierungsgruppe MIPI (Mobile Industry Processor Interface) eine serielle Schnittstelle definiert, so daß eine „MIPI Kamera" mit einem „MIPI Basisband" oder „MIPI Applikationsprozessor" verbunden werden kann. Die Protokollschichten dieser Schnittstelle (Verbindungsschicht und höhere Schichten) werden als CSI-2 (Camera Serial Interface) und die zugehörige physikalische Schicht als D-PHY bezeichnet. Eine andere Schnittstellenbeschreibung, die von Nokia und ST Microelectronics definiert wurde, ist SMIA (Standard Mobile Imaging Architecture).
- Hinsichtlich der Bedeutung der Begriffe physikalische Schicht, Verbindungsschicht etc. sei auf das bekannte, von der ISO (International Organization for Standardization, Internetadresse: www.iso.org) genormte 7-Schichten- Referenzmodell für die Beschreibung herstellerunabhängiger Kommunikationssysteme verwiesen. In der physikalischen Schicht werden beispielsweise Eigenschaften der Übertragungsmedien und Übertragungsvorrichtungen definiert, beispielsweise Art der Übertragungstechnik, übertragbare Datenformate, Steckverbindungen, Wellenlängen und Signalpegel. Der Begriff „physikalische Schicht" bezeichnet in dieser Patentanmeldung auch die Einheiten, Einrichtungen und Vorrichtungen, mit denen die Funktionen der physikalische Schicht des beschreibenden Referenzmodells tatsächlich realisiert werden können.
- Aufgrund der Koexistenz der verschiedenen Schnittstellenbeschreibungen gibt es Kundenanforderungen für einen Schnittstellentyp (beispielsweise MIPI), aber auch Kundenanforderungen für einen anderen Schnittstellentyp (beispielsweise SMIA). Die physikalische Schicht von MIPI und die physikalische Schicht von SMIA sind beide sogenannte subLVDS-Standards (subLVDS ist eine Abkürzung für den in Fachkreisen bekannten Begriff „sub Low Voltage Differential Swing", der eine Kategorie von Übertragungstechniken bei Schnittstellen bezeichnet), sind aber untereinander nicht kompatibel. Insbesondere arbeiten sie bei verschiedenen Spannungspegeln. Wenn man mit einem Produkt die Kundenanforderungen für beide Schnittstellentypen statt für nur einen Schnittstellentyp erfüllen möchte, und daher beide Schnittstellentypen implementiert, hat man einen entsprechend höheren Implementierungsaufwand und einen entsprechend höheren Flächenbedarf beim IC, beispielsweise den doppelten Implementierungsaufwand und den doppelten Flächenbedarf beim IC.
- Die Schnittstellenvorrichtung
100 weist eine physikalische Schicht auf, die alternativ in zwei Betriebsarten betrieben werden kann: entweder SMIA oder MIPI. Sie ist angepaßt, um die Anforderungen beider untereinander nicht kompatibler Schnittstellenstandards alternativ je nach Betriebsart zu erfüllen. Gegenüber einer Implementierung von zwei unabhängigen physikalischen Schichten für SMIA und MIPI wird der Aufwand für die Implementierung reduziert und die auf dem IC benötigte Fläche verringert. - Die physikalische Schicht der Schnittstellenvorrichtung
100 empfängt über eine Verbindungssektion101 elektrische Eingangssignale von einer Kamera bzw. einem Kameramodul. Die Verbindungssektion weist zwei Anschlüsse für ein differentielles Datensignal auf: DP102 (DP = Daten positiv) und DN103 (DN = Daten negativ). Weiter hat die Verbindungssektion zwei Anschlüsse für ein differentielles Taktsignal: CKP104 (CKP = Clock/Takt positiv) und CKN105 (CKN = Clock/Takt negativ). Die Verbindungssektion kann, muß aber nicht ein Teil der Schnittstellenvorrichtung100 sein. Beispielsweise ist die Verbindungssektion durch sogenannte Gehäuseanschlußpads am Gehäuse des die Schnittstellenvorrichtung enthaltenden ICs realisiert. - Die vier Anschlüsse der Verbindungssektion
101 sind mit jeweils einer zugeordneten von vier Kontaktierungsflächen106 ,107 ,108 und109 , auch Pads genannt, verbunden. Die Kontaktierungsflächen106 ,107 ,108 und109 sind beispielsweise als sogenannte Bondpads auf dem die Schnittstellenvorrichtung enthaltenden IC realisiert und durch sogenannte Bonddrähte mit den zugeordneten Anschlüssen der Verbindungssektion verbunden. IC-intern stellen die Kontaktierungsflächen die Anschlüsse der nachgeschalteten Schaltungsteile für die eingehenden differentiellen Daten- und Taktsignale her. In der Betriebsart gemäß SMIA werden über die vier Kontaktierungsflächen106 ,107 ,108 und109 des ICs die differentiellen Daten- und Taktsignale gemäß SMIA übertragen, und in der Betriebsart gemäß MIPI die differentiellen Daten- und Taktsignale gemäß MIPI. Gegenüber einer Übertragung der Signale gemäß MIPI bzw. SMIA über jeweils eigene Kontaktierungsflächen wird die Anzahl der erforderlichen Kontaktierungsflächen (Pads) auf dem IC halbiert und die auf dem IC benötigte Fläche verringert. - Die Schnittstellenvorrichtung
100 hat eine Analogsektion110 („PHY analog") zur Verarbeitung analoger Eingangssignale. Die Kontaktierungsflächen106 ,107 ,108 und109 können als Teil dieser Analogsektion aufgefaßt werden. - Weiter hat die Analogsektion eine Daten-Eingangsstufe
111 , die über die Kontaktierungsflächen106 und107 mit den Anschlüssen102 und103 für das Datensignal verbunden ist und eine Takt-Eingangsstufe112 , die über die Kontaktierungsflächen108 und109 mit den Anschlüssen104 und105 für das Taktsignal verbunden ist. Die Daten-Eingangsstufe111 und die Takt-Eingangsstufe112 dienen der Umsetzung der jeweiligen externen analogen differentiellen Signale auf geeignete Signale im IC, beispielsweise unipolare CMOS-Signale. - Die Eingangsstufen
111 und112 sind schaltungstechnisch intern darauf ausgelegt, sowohl Signale gemäß SMIA als auch alternativ Signale gemäß MIPI zu verarbeiten, ohne daß beim Wechsel von SMIA auf MIPI oder umgekehrt eine Steuerung oder Umschaltung von außerhalb der Eingangsstufen erforderlich wäre. In einem anderen Ausführungsbeispiel wirkt ein Steuer- oder Umschaltsignal auf die Eingangsstufen111 und112 ein, welches den Wechsel von einer Betriebsart gemäß SMIA auf eine Betriebsart gemäß MIPI und umgekehrt bewirkt. Durch das Steuer- oder Umschaltsignal werden elektrische Eigenschaften der Eingangsstufen beeinflußt. Alternativ können die Eingangsstufen111 und112 auch nach der Produktion des die Schnittstelle100 enthaltenden ICs je nach dem dann bestehenden Kundenbedarf fest auf eine der Betriebsarten gemäß SMIA oder MIPI programmiert werden, beispielsweise durch sogenanntes Fusing. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält jede der beiden Eingangsstufen111 und112 einen Signalpfad für SMIA und einen davon separaten Signalpfad für MIPI, die nach Bedarf aktiviert werden. - Die Analogsektion
100 hat außerdem eine Abtast- und Wandlungseinheit113 , welche das von der Daten-Eingangsstufe111 gelieferte Datensignal entsprechend dem von der Takt-Eingangsstufe112 gelieferten Taktsignal abtastet, es in ein digitales Signal umwandelt und dieses an die nächste Stufe ausgibt, beispielsweise in parallelem Datenformat. Die Abtast- und Wandlungseinheit113 kann Daten- und Taktsignale gemäß SMIA und MIPI gleichermaßen verarbeiten. - Eine dedizierte MIPI-Digitalsektion
114 („Digital MIPI") und eine davon getrennte dedizierte SMIA-Digitalsektion115 („Digital SMIA") sind der Analogsektion100 nachgeschaltet. In der Betriebsart gemäß MIPI werden die von der Abtast- und Wandlungseinheit113 ausgegebenen digitale Signale über die Datenleitungen116 zur MIPI-Digitalsektion114 übertragen und von dieser weiterverarbeitet, um sie dem Prozessor zur Verfügung stellen zu können. In der Betriebsart gemäß SMIA werden die von der Abtast- und Wandlungseinheit113 ausgegebenen digitale Signale über die Datenleitungen117 zur SMIA-Digitalsektion115 übertragen und von dieser weiterverarbeitet, um sie dem Prozessor zur Verfügung stellen zu können. Die MIPI-Digitalsektion114 kann über eine Steuerleitung118 und die SMIA-Digitalsektion115 kann über eine Steuerleitung119 die Analogsektion110 steuern. - Bezugnehmend auf
2 wird nachfolgend ein Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung zum Bereitstellen eines seriellen differentiellen Dateneingangs für einen integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. - In
201 wird eine physikalische Schicht einer Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellenvorrichtung in einer ersten Betriebsart gemäß einem ersten Schnittstellenstandard betrieben. - In
202 wird die physikalische Schicht der Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellenvorrichtung in einer zweiten Betriebsart gemäß einem zweiten Schnittstellenstandard betrieben. Der erste Schnittstellenstandard und der zweite Schnittstellenstandard sind dabei in Bezug auf die physikalische Schicht nicht miteinander kompatibel. - Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel werden bei dem in
2 dargestellten Verfahren in der ersten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard über Kontaktierungsflächen der physikalischen Schicht übertragen, und in der zweiten Betriebsart werden Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard über dieselben Kontaktierungsflächen der physikalischen Schicht übertragen. - Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel werden bei dem in
2 dargestellten Verfahren analoge Eingangssignale verarbeitet. Analoge Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und analoge Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard durchlaufen bei der Verarbeitung einen identischen Signalpfad.
Claims (11)
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung zum Bereitstellen eines seriellen differentiellen Dateneingangs für einen integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts, aufweisend eine Datenempfangsvorrichtung mit einer physikalischen Schicht, die in einer ersten Betriebsart gemäß einem ersten Schnittstellenstandard oder in einer zweiten Betriebsart gemäß einem zweiten Schnittstellenstandard betrieben werden kann, wobei der erste Schnittstellenstandard und der zweite Schnittstellenstandard in Bezug auf die physikalische Schicht nicht miteinander kompatibel sind und wobei die physikalische Schicht eine Analogeinheit zur Verarbeitung analoger Eingangssignale aufweist, in der Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard einen identischen Signalpfad durchlaufen.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die physikalische Schicht eine Einheit aufweist, die sowohl in der ersten als auch in der zweiten Betriebsart in einem jeweils benutzten Signalpfad liegt.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die physikalische Schicht Kontaktierungsflächen hat, über welche in der ersten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard übertragen werden und in der zweiten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard übertragen werden.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kontaktierungsflächen zwei Anschlüsse für ein differentielles Taktsignal und zwei Anschlüsse für ein differentielles Datensignal aufweisen.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die physikalische Schicht eine Digitaleinheit zur Verarbeitung digitaler Signale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard aufweist, und eine von der Digitaleinheit verschiedene weitere Digitaleinheit zur Verarbeitung digitaler Signale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard aufweist, wobei die Digitaleinheit und die weitere Digitaleinheit der Analogeinheit nachgeschaltet sind.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Schnittstellenstandard oder der zweite Schnittstellenstandard ein Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts ist.
- Integrierte Schnittstellenvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts der MIPI-Standard oder der SMIA-Standard ist.
- Verfahren zum Betreiben einer integrierten Schnittstellenvorrichtung zum Bereitstellen eines seriellen differentiellen Dateneingangs für einen integrierten Prozessor eines Mobilfunkendgeräts, aufweisend: – Betreiben einer physikalischen Schicht einer Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellenvorrichtung in einer ersten Betriebsart gemäß einem ersten Schnittstellenstandard; und – Betreiben der physikalischen Schicht der Datenempfangsvorrichtung der integrierten Schnittstellenvorrichtung in einer zweiten Betriebsart gemäß einem zweiten Schnittstellenstandard, wobei der erste Schnittstellenstandard und der zweite Schnittstellenstandard in Bezug auf die physikalische Schicht nicht miteinander kompatibel sind und wobei analoge Eingangssignale verarbeitet werden, wobei analoge Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard und analoge Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard bei der Verarbeitung einen identischen Signalpfad durchlaufen.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei in der ersten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem ersten Schnittstellenstandard über Kontaktierungsflächen der physikalischen Schicht übertragen werden, und in der zweiten Betriebsart Eingangssignale gemäß dem zweiten Schnittstellenstandard über dieselben Kontaktierungsflächen der physikalischen Schicht übertragen werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei der erste Schnittstellenstandard oder der zweite Schnittstellenstandard ein Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts ist.
- Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schnittstellenstandard zum Einlesen der Daten einer Kamera in einen Prozessor eines Mobilfunkendgeräts der MIPI-Standard oder der SMIA-Standard ist.
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