聯詠 NT9856X MINI LCD PANEL

以下把 MIPI（以 Display Serial Interface — DSI 為主）驅動 LCD 面板的要點做一個系統性、工程導向的詳解，包含物理層、協定層、模式差異、常見控制信號、設計/佈線注意事項與除錯要點。

1) 簡介 — MIPI DSI 是什麼

MIPI DSI 是 MIPI Alliance 定義的顯示序列介面，常用於手機/平板/嵌入式面板，把像素流或命令從應用處理器送到面板 controller（panel IC）。DSI 之上有 Display Command Set (DCS) 等命令集合，實務上 DSI 常配合 MIPI 的 PHY（如 D-PHY 或 C-PHY）一起使用。 mipi.org

2) 物理層（PHY）：D-PHY / C-PHY 概念要點

• D-PHY（最常見）： 每條 data lane 為一對差分線（+ / −），另外還有一對差分時鐘線（clock lane）。PHY 有兩種主要工作模式：高速（HS，差分、高頻、用於傳送畫素/大量資料）與低功耗（LP，低速、用於控制/命令或回傳資料）。最小組態是 clock + 1 個 data lane；常見 1/2/3/4 lane。 Intel+1
• C-PHY（替代選擇）： 用 3 線「trio」編碼（3-phase symbol encoding），每個 trio 在符號層面能傳更多位元，對於高頻率或降低線數有優勢；D-PHY 與 C-PHY 在很多器件上可以共用引腳。 Arasan Chip Systems+1
• 頻寬與規格更新： D-PHY 隨版本提升速率（例如新版 D-PHY 可達更高 Gbps 類別），因此選 PHY 時要注意所需頻寬是否與 panel/SoC 相容。 mipi.org

3) 協定層（DSI）與資料封包

• 封包（Packet）架構： DSI 傳輸以 packet 為單位，主要分短封包（short packet，常用於指令／少量參數）與長封包（long packet，大量資料如像素資料）。封包 header 含 Virtual Channel (VC)、Data Type (DT)、Word Count（長封包）與 ECC/CRC 等。 Wenting's Web Page+1
• Virtual Channel（虛擬通道）： 支援多個虛擬通道（例如同一條物理連線可帶多個 stream），常用在多面板或多路畫素 stream 的應用。 Wenting's Web Page
• Display Command Set (DCS)： panel 控制（像素格式、顯示開關、Gamma、開背光）常用 DCS 命令集合來下達。 mipi.org

4) 動作模式：Command Mode vs Video Mode（工程應用差異）

• Command Mode（命令模式）： Host 以「指令/資料」方式寫入 panel 的 GRAM/framebuffer（panel 通常有自己的顯示記憶體），Host 在更新畫面時只需寫入需要改變的區域。適合帶有面板內存且需要省電或間歇更新的系統。啟動/傳輸時可以多用 LP 以及短/長封包控制。 Macnica+1
• Video Mode（即時影像模式）： Host 連續以像素流（real-time）送出影像資料給 panel（面板僅作 timing controller），通常像素資料必須透過 HS 模式傳輸，常用於沒有或很少面板緩衝記憶體的系統（如某些相機/鏡頭顯示或簡單 LCD）。Video mode 又細分為非 burst/同步脈衝、非 burst/事件、以及 burst 模式等，選擇需看 panel 支援情況。 Macnica+1

5) 面板控制信號（外部 pin）與同步問題

• 常見額外腳位：RESET（面板復位）、TE（Tearing Effect / VSYNC 同步）、BACKLIGHT（BL）控制、以及供電開關。TE 通常由 panel 在每幀安全時刻輸出，Host 可以此為觸發點去寫入 GRAM，避免畫面 tearing。TE 也可透過 DSI lane 的 TE trigger message 以 lane 方式回傳（視 panel/host 支援）。 Focus LCDs+1

6) 設計與 PCB 佈線注意事項（實務重點）

• 差分線的阻抗控制與長度配對（skew control）：HS 資料 lane 與 clock lane 要做阻抗 100Ω 差分控制、並把 clock 與各 data lane 的延遲/長度做匹配到可接受的 skew（通常幾十 ps 範圍內）。 羅德與施瓦茨
• HS vs LP 路徑隔離：在 PCB 走線時盡量避免交叉或長距離不一致使 HS 眼圖退化；高頻差分線應走外層或有明確地平面層支持。 羅德與施瓦茨
• 終端／ESD／電源完整性：PHY 端可能需要 termination 或 LDO 穩壓、以及良好的地平面與去耦。某些新版 D-PHY receiver 會內建 CTLE 或 equalizer，佈線時也要考量。 mipi.org

7) 常見問題與除錯步驟（工程 checklist）

1. 畫面黑或亂碼：先檢查 panel init sequence（RESET timing、power on sequence、DCS 初始化命令）、pixel format（RGB565/666/888）與 driver 設定是否一致。
2. DSI packet CRC / ECC error：檢查 lane skew、阻抗、接地、以及 HS 訓練是否成功。
3. tearing（畫面撕裂）：面板若有 TE pin，應使用 TE 作同步；若無，確保 command/video 模式與寫入策略（framebuffer 更新）配合好。 Espressif 文檔+1
4. 時脈/頻寬不足：若解析度/刷新率要求太高，可能需要增加 lane 或切換到 C-PHY / 更高速的 D-PHY（檢查 panel 與 SoC 支援的最大 lane/速率）。 mipi.org

8) Linux / Device Tree（快速提示）

在 Linux 中使用 mipi_dsi 面板時，device tree 常會有屬性如 data-lanes、pixel-format、mode、height、width、以及 te 等，驅動程式（panel driver）要提供對應的 DCS 初始化 sequence（通常在驅動或 panel 的 DT/driver 裡）。在開發時檢查 DT binding（mipi_dsi 相關）與 panel datasheet 的 Init sequence 非常重要。

五題自問自答:

Q1：為什麼 MIPI DSI 需要分 HS（High-Speed） 與 LP（Low-Power） 模式？

A1：

• HS 模式：差分信號，Gbps 級，主要傳輸畫素資料。
• LP 模式：單端信號，Mbps 級，功耗低，主要用於初始化、寄存器配置、ACK/TE 回傳。
  → 這樣設計可以在相同硬體線路上同時達到高效能與低功耗。

Q2：Command Mode 和 Video Mode 的差異是什麼？

A2：

• Command Mode：面板有內部影像緩衝，Host 只在更新畫面時傳資料。適合 UI、低功耗應用。
• Video Mode：面板依賴 Host 持續送像素流，沒有緩衝，常用於即時影像顯示。
  → 選錯模式會導致「黑屏」或「撕裂」等問題。

Q3：為什麼有些 LCD 需要 TE（Tearing Effect）腳位？

A3：
因為在 Command Mode 下，如果 Host 在掃描期間寫入 GRAM，會造成畫面撕裂。
TE pin 是一個 垂直同步訊號，告訴 Host 何時安全更新畫面。
有些 panel 也支援 TE message 回傳（透過 DSI lane 傳送），而不需要額外引腳。

Q4：MIPI 走線設計上需要注意什麼？

A4：

• 資料與時鐘差分線阻抗需控制在 100Ω 差分。
• Data lane 與 Clock lane 的長度需匹配，避免 skew 超過規格。
• 走線盡量靠近接地平面，避免串擾與 EMI。
• 電源/背光線需加濾波與 ESD 保護。
  若走線品質不好，常見錯誤是 CRC/ECC error 或完全黑屏。

Q5：如果面板黑屏，應該先檢查哪些？

A5：

1. Reset 與 Power-on 時序 是否正確（面板 datasheet 上會列出 ms 級 timing）。
2. Init command sequence 是否正確（RGB format、寄存器設定）。
3. MIPI lane 數與速率 是否符合（Host 與 panel 要一致）。
4. Command / Video mode 是否選對。

TE/同步機制 是否有正確使用。