Serial Communication and Parallel Communication
我們要怎麼把一個8 bits的資料從A傳到B，最佳簡單的方式就是拉出8條線，每條線代表一個bit來傳輸，然後再加一條控制訊號線來控制這時候是讀入或寫出的動作，所以每一次動作都會傳送8 bits，這個我們一般稱作parallel communication. 並列埠 很早期的印表機，硬碟IDE或GPIB都是用這樣的傳輸介面。 |
| Parallel Communication |
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| Serial Communication |
two wire communication
UART Tow Wire or One Wire x2
上面的例子是單向傳輸，所以需要一條訊號線Tx，如果要接收的話就需要另外一條線Rx. 這時候兩個設備的接線就為TX, RX 兩條線 (其實GND也算一條線，但是一般不會加進來算)。以UART Universal Asynchronous Receiver and Transmitter通用非同步收發機，因為TX and RX是分開的，所以可以達成雙向溝通，但裡面有Asynchronous非同步其實代表訊號不需要Clock來同步。非同步的傳輸本身就會有一個問題，那就是你怎麼知道傳送過來的訊號是1還是11或是111呢? 以下面的為例子，如果接收機是負緣取值negative edge/falling edge，接收機本身的clock速度會影響對訊號的解讀，所以UART在傳輸的時候都要設定Baud Rate. 也就是雙方要先確認彼此資料傳輸的速度才行。
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| Baud Rate |
以下面的例子，Master端先對Receiver (Slave)傳送要求讀取的指令，傳送完後Master等待Slave回傳資料，這樣就不會有一條線上同時兩端都在發送訊號的情形發生。如果用生活中的例子比方說電影看到的對講機，就是類似的道理，其中一方老鷹要先呼叫小雞一樣，
老鷹呼叫小雞
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Over
然後放開發射鈕後等待話筒傳來小雞回覆，
小雞回覆老鷹
Over
而且每次講完的時候都會說Over來代表這句話的結束，其實Serial Communication的原理就跟這個很像，雙方要協定好如何溝通。
Clock會由Transmitter (Master)提供，因為大家會看到同一個Clock訊號，雙方可以利用Clock訊號協定通訊協定，以I2C為例因為本身idle的時候是高準位(pull-up resistor)，在傳輸過程是以clock rising edge的訊號來判斷可以讀取Data上面的資料，falling edge的時候是data轉換過程。
與UART/One Wire Communication相比，因為Clock由Transmitter決定，也就是clock rate已經被決定Receiver端不需要先設定或知道Baud Rate是多少? 而且Receiver端也可以不用內建clock generator。
因為有兩條線Clock and Data (其實還有GND啦)，所以通稱two wire communication.
會有MIPI RFFE的產生其實與智慧型手機發展有關，手機在2G雙頻，四頻到3G 4G，又要支援CA等等，當初入門的3G手機，TXM就有六個TRX Port, IDLE HBTX, LBTX 9種狀態，所以至少要四條控制線(GPIO)來控制這顆元件，但當你其他元件進來的時候所需要的GPIO就越來越多，而且因為全部都是從Modem接出去，整個PCB布局的複雜度也會隨著元件數量往上提升，但如果改用MIPI RFFE (two wire bus)，每顆元件就只要三條線.....多一條是因為還要有電源Vio，在布局上面因為是串聯所以彈性也比較大。
老鷹呼叫小雞
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Over
然後放開發射鈕後等待話筒傳來小雞回覆，
小雞回覆老鷹
Over
而且每次講完的時候都會說Over來代表這句話的結束，其實Serial Communication的原理就跟這個很像，雙方要協定好如何溝通。
I2C Two Wire
延續one wire communication的概念，另外一種類似one wire傳輸的方式是在原本one wire上面加入了一條clock同步訊號Synchronous，有別於非同步Asynchronous的概念，發射訊號自帶Baud Rate，所以接收端不需要知道對方的速度是怎樣就可以達成。Clock會由Transmitter (Master)提供，因為大家會看到同一個Clock訊號，雙方可以利用Clock訊號協定通訊協定，以I2C為例因為本身idle的時候是高準位(pull-up resistor)，在傳輸過程是以clock rising edge的訊號來判斷可以讀取Data上面的資料，falling edge的時候是data轉換過程。
與UART/One Wire Communication相比，因為Clock由Transmitter決定，也就是clock rate已經被決定Receiver端不需要先設定或知道Baud Rate是多少? 而且Receiver端也可以不用內建clock generator。
因為有兩條線Clock and Data (其實還有GND啦)，所以通稱two wire communication.
I2C當初在發明的時候是為了要連結多個周邊電路，所以如果有多個Slave元件串接再一起，Master只需要拉出兩條線Clock and Data (其實還有GND啦)，所以通稱two wire communication.
multi device在溝通的時候，原理其實跟一推人用對講機一樣，有一個主控中心(Master)，當老鷹呼叫小雞的時候，要求回覆所在位置的時候，用場的每個人都會聽到這段指令，但因為指令裡面是指定小雞回應，所以只有小雞會回答位置，在回答位置的時候，其他母雞與公雞也都能聽到這段話，但他們會注意的關鍵字是
Over
因為聽到Over後他們要在聽專注下一段話是不是老鷹在呼叫。
底下是I2C Read Register的Protocol (from TI)，第一個byte包含7bits的Slave ID，然後1bit R/W來決定這個是讀或是寫，然後後面跟著要讀取的Register Address 兩次......別問為什麼兩次這就是協定，然後就是Slave等待回應Data. 傳後完後一個Stop (Data)。
MIPI RFFE
MIPI RFFE是MIPI聯盟下的其中一個通訊協定，MIPI Alliance主要是促進手機通訊介面一致化，這個也協助手機業後面快速發展的一個推手，最主要的目的是統一介面，某種程度上如果你手機製造商用了A家的面板，但如果想要換B家如果兩家的介面都是不一樣的，那製造商勢必要花時間來開發B廠商的驅動程式，其實可以想像IC與IC之間的USB，大家都走一樣的傳輸協定，無論是鏡頭的開發者或顯示器的開發者都可以專注在本業上面。
MIPI RFFE 為RF Front End的縮寫，目的就是來控制這些周邊射頻元件，整個通訊協定與I2C類似，也是two wire communication的架構(Clock and Data)。
Fundamental features
- High performance (up to 52 MHz bus speed)
- Low power
- Low EMI
- Point to multi-point
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| https://mipi.org/specifications/rf-front-end |
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| GPIO vs MIPI RFFE |
那為什麼不用I2C就好了呢? 這邊有幾個比較重點的理由，
1. MIPI RFFE不用pull-up and pull-down電阻
2. 整個Protocol是為了手機量身訂做，比方說有制定Broadcast Trig協定，在時序要求精準的通訊系統可以有更精準的Timing控制。
3. 可以動態修改USID，MIPI USID為4個bits，在同一個bus上面可能會遇到相同的USID，但MIPI 有制定獨一無二的Manufacturer ID還有自訂的Product ID，所以系統可以透過特定的程序在開機的時候動態修改USID，方便在更換不同廠商pin to pin元件的管理。
4. Clock Rate up to 26MHz. (這大概是最重要的一點吧)
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| http://mid.mipi.org/ |
底下是GMSK傳輸的時序圖，其實無論是2G, 3G, 4G，傳輸的單位都是以一個Time Slot來區分，因為移動通訊手機與基地台的位置會一直變化，傳輸的功率與內容要一直隨著環境的改變來調整，所以每一個Time Slot的傳輸過程如果以傳統的GPIO，Rising Edge訊號打開，Falling Edge訊號關閉，如果改成I2C的話最大的問題會是傳送一個command總長度是多少?
以一個I2C寫入的指令8bits slave ID, 8bits address, 8bits data. 不含Parity Bit總共需要24bits來完成一個指令傳送，如果clock rate為 100kHz, 那一個clock tiime為10us, 送完一個command所需要的時間為240us.
24*10us = 240us........
這樣的速度是沒辦法應用在行動通訊上面的，如果clock rate拉高到10MHz, 那一個clock cycle時間就會縮短到0.1us. 送相同的指令就會縮短到2.4us. 這可以滿足目前行動通訊slot to slot之間的要求。
24*10.1us = 2.4us
底下是MIPI RFFE Write Frame，另外MIPI RFFE對Register 0還會特別設計一個Frame，跟一般的指令Write相比，同樣要對Register 0寫入
特別指令Register 0要敲的bit數為: 16bits
一般指令Register Write要敲的bit數為: 24bits.
如果有對timing控制特別敏感的，指令長度還是快了一些，因為大部分device開關的logic table都會設定在register 0的位置。
下次有時間再來聊聊MIPI RFFE的一些無聊的設定還有MIPI Alliance新制定的I3C吧
