C-PHY技术是什么

2018年5月17日，一加发布了自家旗舰手机一加6，在相机的宣传图片中，首次见到提起C-PHY技术和Type-2对焦这两个概念，于是经过在网络的挖掘和学习，先总结下C-PHY技术的基本概念

 

C-PHY技术来自哪里

图像传感器，不论是Sony，OV还是三星，其中常见的一个接口就是CSI（Camera Serial Interface），这一接口标准来自于MIPI联盟。MIPI(Mobile Industry Processor Interface)联盟是一个开放的会员制组织，由TI德仪、ST意法、ARM和诺基亚于2003年成立，如今吸纳了许多移动行业公司加入。

那C-PHY与CSI又是什么关系呢？PHY通常是端口物理层(Port Physics Layer)的简称，MIPI联盟标准中有三种物理层标准，分别是C-PHY、D-PHY和M-PHY。而CSI接口可在两种物理层MIPI C-PHY或D-PHY其一上实现，那这次一加6采用的IMX519无疑采用了C-PHY物理接口的设计，那以下通过对比C-PHY和D-PHY的特性，来看看为什么一加选择这一设计

D-PHY的原理和特性

D-PHY Block Diagram

D-PHY由最多4组最少1组数据通道差分信号对和1组时钟差分信号对组成，这种设计非常常见，行业在PCB设计、布线积累了大量经验，等长、阻抗等设计很成熟。类比USB-C 3.1，也是包含了4组Super Speed的差分信号。下面再看看C-PHY。

C-PHY的原理和特性

C-PHY Block Diagram

C-PHY Block Diagram

 

咦，时钟哪去了？每1组Lane怎么变成了3个信号线ABC？

C-PHY Waveform

从C-PHY收发两端的原理图可以看出，发送端有High、Mid、Low三种信号电压高度，接收端计算AB、BC、CA间的差值做解码，同时恢复时钟。信号值共有±x、±y、±z 6种状态，5种状态转移的可能（不能连续2个周期保持同1个状态是为了从跳变沿恢复时钟）。

C-PHY Encoding

有趣的地方来了，与D-PHY以0、1的电平表示编码不同，C-PHY用状态的跳转表示编码，如从-y跳转到-x，代表的是000。从000到100共5种状态转移方式，好比作“5进制”，7位“5进制”数，即可表示16 bits的数据（见下图），多余的编码甚至能留作日后他用。

C-PHY Mapping

因此，在1个周期内，D-PHY只能表示1bit（0或1）的数据，C-PHY却能表示16/7≌2.28bit的数据(16bit的数据需要7个周期)，编码效率大大提升，因此数据的最大传输速率能达到D-PHY的约1.7倍！

D-PHY and C-PHY Comparison

D-PHY and C-PHY Comparison

 

当然缺点也是存在的，为了实现速率的提升，3-wire的定义使得硬件设计更加复杂，2-wire的PCB差分走线已足够使工程师头疼，更何况3-wire。

 

C-PHY Version vs Data Rate

可见一加为了实现“全速旗舰”的口号，不放过任何一个小细节去尽可能提升速度。不过一加是“首批采用C-PHY技术”(暂无法确认版本是1.1还是1.2)，据说华为是在P20Pro上首次采用C-PHY技术，一字之差，但能紧随大厂华为，一加作为一个小厂也值得鼓励。

 

在P20Pro的刺激下，相信未来随着手机拍照多帧算法、4K60FPS摄像的需求增长，也将有越来越多厂商使用C-PHY这一技术，给消费者带来更好的使用体验。