Twórcy systemów wbudowanych wykorzystują innowacyjne procesory mobilne, powszechnie akceptowany standardowy interfejs MIPI, a także nową generację niedrogich czujników obrazu i wyświetlaczy do tworzenia wydajnych i tanich produktów, ale wciąż muszą rozwiązywać wiele problemów.
Jak szybko poprawić wydajność, jak przewidzieć rodzaj i ilość wymaganą dla wymaganego interfejsu? Jak używać tych procesorów, aby mieć wartość tradycyjnego wyświetlacza i/lub przetwornika obrazu w stosunku do wartości tradycyjnego wyświetlacza i/lub przetwornika obrazu podczas korzystania z tych procesorów? Jak szybko, tanio łączyć różne typy interfejsów, aby projekt był udany?
W tym artykule przedstawimy wpływ i problemy projektowe związane z migracją do nowych interfejsów oraz pomostem nowych i starych urządzeń, a także przedstawimy możliwe do zrealizowania rozwiązania i metody aplikacji.
Nowy interfejs wideo mostkowy Zapotrzebowanie ludzi na innowacyjne, tanie rozwiązania mostków wideo rośnie. Na przykład, konstruując systemy monitorowania, drony czy lustrzanki cyfrowe, projektanci chcą wykorzystać najnowszą innowację procesora aplikacji mobilnej (AP). W tym celu zwykle muszą konwertować sygnały z zastrzeżonego, tradycyjnego interfejsu przetwornika obrazu do interfejsu mobilnego przetwornika obrazu MIPI CSI-2 stosowanego w większości punktów dostępowych.
Jeśli projektant buduje nową generację słuchawek wirtualnej rzeczywistości (VR), musisz przekonwertować wideo z jednego interfejsu MIPI DSI i podzielić je na dwa wyświetlacze MIPI DSI. To nie tylko poprawia wydajność systemu, ale także wzmacnia efekt zanurzenia produktu (rysunek 1). Jeśli punkt dostępowy zapewnia tylko jeden interfejs DSI lub jeden z dostępnych interfejsów, które są już używane specjalnie do innych funkcji, jak obsługiwać te pojawiające się aplikacje?
Podobnie, twórcy rozwiązań interfejsu człowiek-maszyna (HMI) lub inteligentnych wyświetlaczy mogą również chcieć zachować wartość ogromnych inwestycji w wyświetlacze przemysłowe. Ale zrób to, muszą otrzymać interfejs CSI-2 w mobilnym AP z OpenLDI / LVDS lub dedykowanego mostka interfejsu.
Czasami może być konieczne umieszczenie wielu strumieni wideo na większej klatce wyjściowej, tworząc głęboką percepcję lub poprawiając system rzeczywistości. W tym czasie rozwiązanie pomostowe znajdujące się między czujnikiem kamery a procesorem obrazu może zostać przechwycone na czas, aby przechwycić wiele wyjść CSI-2 w czasie i osiągnąć minimalne opóźnienie. Wymaga to uniwersalnej kontroli pinów. Wiele syntetycznych strumieni wideo również musi dzielić ten sam zegar, aw niektórych przypadkach może być wymagany oddzielny program uruchamiający. Aby zaimplementować każdą funkcję, musisz łatwo dostosować I / O.
Zastosowanie procesorów mobilnych MIPI poszerzyło się nawet o tradycyjne zastosowania przemysłowe, takie jak produkcja samochodów. Wraz z rosnącą liczbą samochodowego sprzętu elektronicznego i liczbą kamer, zaawansowany pomocniczy system napędowy (ADAS) i sonardy informacji rozrywkowej wymagają więcej mostu wideo.
Kamera została pierwotnie opracowana, aby pomóc kierowcy obserwowanemu podczas cofania, a teraz producent wykorzystuje kamerę do zapewnienia pełnego zakresu perspektyw pojazdu. Na przykład niektórzy producenci samochodów zastępują lusterko wsteczne kamerą, zmniejszając w ten sposób opór powietrza i poprawiając zużycie paliwa. Skonstruowane przez projektanta rozwiązanie video bridge umożliwia producentowi podsumowanie danych z wielu przetworników obrazu i przesłanie ich przez pojedynczy interfejs CSI-2 do punktu dostępowego.
Przełącznik uniwersalny W celu zaspokojenia zapotrzebowania na podstawowe rozwiązanie mostkowe, projektant generalnie stosuje przełączniki uniwersalne. HD3SS 3212 firmy Texas Instruments jest typowym przykładem uniwersalnego dwukanałowego przełącznika pasywnego multipleksera / demultipleksera do przesyłania sygnałów między dwoma pozycjami na płycie (rys. 2). Urządzenie jest kompatybilne ze standardami MIPI DSI/CSI, FPDLINKII, LVDS oraz PCIe Gen IIII obsługującymi prędkości transmisji danych do 10 Gb/s.
Projektanci mogą używać urządzenia do dowolnych aplikacji interfejsu, które wymagają zakresu napięcia wspólnego od 0 do 2 V i amplitudy różnicowej 1800 mVPP. Adaptacyjne śledzenie zapewnia, że kanał pozostaje niezmieniony w całym zakresie napięć trybu wspólnego.
HD3SS3212 jest dostarczany z różnymi narzędziami i oprogramowaniem pomocniczym, w tym modułami ewaluacyjnymi i płytkami ewaluacyjnymi do płyt dokujących USB Type-C oraz referencyjną konstrukcją z obsługą wideo i ładowania.
Programowalne rozwiązanie Innym sposobem rozwiązania tego problemu jest użycie częściowo niestandardowych lub niestandardowych rozwiązań mostków wideo. Jednak te rozwiązania są zwykle skoncentrowane na odpowiednich zakresach stosunkowo wąskich aplikacji, z dłuższymi cyklami rozwoju i wyższymi nieregularnymi kosztami inżynierii (NRE), ASIC jest typowym.
Aby nadrobić lukę między uniwersalnym a niestandardowym mostem wideo, mosty wideo wymagają połączenia elastyczności projektowania i krótkich cykli rozwoju FPGA, a także funkcjonalności określonych standardowych produktów aplikacji (ASSP). Jeśli chodzi o te funkcje, możemy zechcieć zapoznać się z płytą ewaluacyjną Lattice Semiconductor Crosslink LIF-MD6000 Master Link i jej programowalnym ASPP (PASSP) (Rysunek 3). CrossLinkIF-MD6000 jest dostarczany z płytką ewaluacyjną, która działa jako bezczynny adres IP w oprogramowaniu Diamond Design firmy Lattice. Każdy PASSP otacza dwa twarde bloki MIPI D-PHY, przesuwając strukturę FPGA. Każdy blok MIPI D-PHY ma do czterech kanałów danych i zegar do obsługi transmisji i odbioru (TX i RX). D-PHY przesyła do 4K w rozdzielczości ultra wysokiej rozdzielczości, z prędkością 12 Gb/s. Dwie grupy programowalnych we/wy obsługują różne interfejsy i protokoły, w tym Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 i MIPI DSI oraz CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS i OpenLDI.
Sąsiednia struktura FPGA obejmuje 5 936 LUT, 180 kB bloku RAM i 47 kB rozproszonej pamięci RAM. Tablica LUT jest rozmieszczona wzdłuż dedykowanego rejestru w programowalnej jednostce funkcjonalnej (PFU), używanej jako podstawowy składnik funkcji logicznych, algorytmów, pamięci RAM i ROM. Programowalna sieć routingu łączy się z blokiem PFU.
Wbudowany blok RAM (EBR) SYSMEM z programowalnej grupy we/wy, wbudowany I2C i wbudowany MIPI D-PHY są rozłożone między kolumnami PFU. Blok PFU można skonfigurować za pomocą oprogramowania do projektowania Diamond firmy Lattice i okablowania każdego projektu.
Procedury konfiguracji i ustawień mają do wyboru różne narzędzia pomocnicze i oprogramowanie. Oprócz urządzeń mostkujących, LIF-MD6000 Master Link Evaluation Board dodaje również złącze Mini USB typu B do FTDI. Użyj SPI, aby dodać FTDI do obwodu CrossLink, dodaj FTDI do urządzeń X03LF przy użyciu zasobów JTAG i GPIO. W tym samym czasie możesz także przeglądać wiele demonstracji, opcjonalne informacje o płytce łącza TX / RX i inną dokumentację. W zestawie znajdują się również dwie karty interfejsu, karty interfejsu łączącego LIFMD-IOL-EVN SMA IO i rozgałęziona karta łącza IO. Ponadto płytka rozwojowa Raspberry PI LIF-MD6000 zawiera projekt referencyjny i miękki adres IP CrossLink do podłączenia dwóch czujników obrazu Raspberry PI do płyty procesora Raspberry PI.
Aby uprościć i przyspieszyć rozwój, Lattice Semiconductor zapewnia wstępnie zaprojektowany miękki moduł IP dla czterech popularnych rozwiązań mostków wideo. Pierwsze rozwiązanie pokazujące, jak połączyć wiele czujników obrazu CSI-2 z jednym wyjściem CSI-2 (Rysunek 4). To rozwiązanie dotyczy aplikacji obejmujących punkt dostępowy w projekcie, który nie zapewnia wystarczającego interfejsu obsługującego liczbę czujników obrazu lub opóźnienie procesu między czujnikiem obrazu a danymi obrazu.
Drugie rozwiązanie skupia się na mostku interfejsu wyświetlacza DSI 1:2 i 1:1. Ten cel IP wykracza poza możliwości wyświetlania przy rosnących wymaganiach w zakresie przepustowości, podczas gdy procesor nadal zapewnia funkcję interfejsu o wysokiej wydajności. Wymieniając stare wyświetlacze na nowy, możesz zarezerwować ogromne wejście AP podczas aktualizacji. Ten mostek może również rozszerzyć wyjście z jednego źródła do dwóch wyświetlaczy DSI zamiast jednego.
Trzeci przykładowe rozwiązanie zapewnia krytyczny adres IP interfejsu CMOS do MIPI D-PHY podczas korzystania z urządzeń LIF-MD6000. Chociaż Mipi D-PHY został początkowo opracowany z myślą o połączeniach międzysieciowych w smartfonach i wyświetlaczach, wiele procesorów i wyświetlaczy nadal używa interfejsów RGB, CMOS lub MIPI D-PHY. Pomiędzy procesorem z interfejsem RGB a wyświetlaczem z interfejsem MIPI DSI lub między kamerą z interfejsem MOS a procesorem z interfejsem CSI-2 rozwiązanie może pełnić funkcję pomostu.
Czwarty mostek interfejsu kamery rozwiązuje problem niedopasowania między punktem dostępowym a wczesnym przetwornikiem obrazu. Chociaż wiele punktów dostępowych używa teraz interfejsów MIPI CSI-2, niektóre przetworniki obrazu o wysokiej rozdzielczości używają dedykowanych formatów wyjściowych sub-LVDS. Ten most rozwiązuje niezgodność między dwoma typami interfejsów. Most może być również używany w LVDS, CSI-2, HISPI i innych formatach wzajemnej konwersji.
Podsumowanie Ponieważ projektanci mają coraz więcej komponentów opracowanych dla przenośnych urządzeń przenośnych do coraz większej liczby zastosowań, często napotykają w systemie urządzenie, którego nie można bezpośrednio podłączyć. Czasami typ interfejsu lub ilość w punkcie dostępowym nie odpowiada przetwornikowi obrazu lub wyświetlaczowi systemu.
W przypadku niektórych podstawowych zastosowań multiplekserów/demultiplekserów gotowe standardowe przełączniki analogowe mogą zaspokoić zapotrzebowanie. Ponieważ jednak projektanci wykonują bardziej złożone zadania związane z mostem, takie jak konwersja niekontrowersyjnych interfejsów, łączenie wielu strumieni wideo lub dzielenie strumieni wideo na wiele interfejsów, programowalne rozwiązania mostkowe oparte na układach FPGA mają wiele zalet.
Po pierwsze, te rozwiązania pozwalają na wykorzystanie istniejącego wejścia starego urządzenia, nawet jeśli używasz przetwornika obrazu i interfejsu MIPI interfejsu MIPI, to nadal obowiązuje. Po drugie, dzięki mostkowaniu między wieloma urządzeniami o różnych interfejsach, te rozwiązania mostkowe umożliwiają wybór większej liczby komponentów.
Nasze inne produkty:
