Gli sviluppatori di sistemi integrati utilizzano l'innovazione del processore mobile, l'interfaccia standard MIPI ampiamente accettata, nonché una nuova generazione di sensori di immagine e display a basso costo per creare prodotti a basso costo ad alte prestazioni, ma devono ancora risolvere molte sfide.
Come rapido miglioramento delle prestazioni, come prevedere il tipo e la quantità richiesta per l'interfaccia richiesta? Come utilizzare questi processori per avere il valore del display tradizionale e/o del sensore di immagine per il valore del display tradizionale e/o del sensore di immagine durante l'utilizzo di questi processori? Come collegare rapidamente ea basso costo diversi tipi di interfaccia per garantire che il progetto abbia successo?
Questo articolo introdurrà l'impatto e le problematiche di progettazione relative alla migrazione a nuove interfacce e al collegamento di dispositivi vecchi e nuovi e introdurrà alcune soluzioni fattibili e metodi applicativi.
Nuova interfaccia video bridge La domanda delle persone per soluzioni bridge video innovative a basso costo è in aumento. Ad esempio, i progettisti di sistemi di monitoraggio, droni o fotocamere DSLR desiderano utilizzare l'ultima innovazione del processore di applicazioni mobili (AP) on-hot. A tal fine, di solito devono convertire i segnali dall'interfaccia del sensore di immagine tradizionale proprietaria all'interfaccia del sensore di immagine mobile MIPI CSI-2 utilizzata sulla maggior parte degli AP.
Se il progettista realizza la prossima generazione di cuffie per realtà virtuale (VR), è necessario convertire un video da una singola interfaccia MIPI DSI e dividerlo sui due display MIPI DSI. Ciò non solo migliora le prestazioni del sistema, ma anche l'effetto di immersione del prodotto è più forte (Figura 1). Se l'AP fornisce solo una singola interfaccia DSI o una delle interfacce disponibili già utilizzate in modo specifico per altre funzionalità, come supportare queste applicazioni emergenti?
Allo stesso modo, anche gli sviluppatori di soluzioni di interfaccia uomo-macchina (HMI) o di display intelligenti potrebbero voler conservare il valore di enormi investimenti in display di livello industriale. Ma per farlo, devono ricevere l'interfaccia CSI-2 sull'AP mobile da OpenLDI / LVDS o da un bridge di interfaccia dedicato.
A volte, potrebbe essere necessario inserire più flussi video su un output di frame più ampio, creando una percezione profonda o migliorando il sistema della realtà. A questo punto, una soluzione di collegamento situata tra il sensore della fotocamera e il processore di immagini può essere acquisita in tempo per acquisire più uscite CSI-2 in tempo e ottenere il ritardo minimo. Ciò richiede un controllo pin universale. Anche più flussi video sintetici devono condividere lo stesso clock e, in alcuni casi, potrebbe essere necessario un programma di accensione separato. Per implementare ogni funzione, è necessario che siano facilmente personalizzabili I/O.
L'applicazione dei processori mobili MIPI ha persino approfondito le applicazioni industriali tradizionali, come la produzione automobilistica. Con il crescente numero di apparecchiature elettroniche automobilistiche e il numero di telecamere, il sistema avanzato di guida ausiliaria (ADAS) e i sonard per l'intrattenimento informativo richiedono più bridge video.
La telecamera è stata originariamente sviluppata per aiutare il conducente a osservare durante la retromarcia e ora il produttore utilizza la telecamera per fornire una gamma completa di prospettive del veicolo. Ad esempio, alcune case automobilistiche stanno sostituendo lo specchietto retrovisore con la telecamera, riducendo così la resistenza dell'aria e migliorando l'efficienza del carburante. La soluzione video bridge realizzata dal progettista consente al produttore di riassumere i dati di più sensori di immagine e trasmetterli all'AP tramite un'unica interfaccia CSI-2.
Interruttore universale Per soddisfare la richiesta della soluzione bridge di base, il progettista utilizza generalmente interruttori universali. L'HD3SS 3212 di Texas Instruments è un tipico esempio di commutatore passivo multiplexer/demultiplexer universale a 2 canali per la trasmissione di segnali tra due posizioni sulla scheda (Fig. 2). Il dispositivo è compatibile con gli standard MIPI DSI/CSI, FPDLINKII, LVDS e PCIe Gen IIII e supporta velocità di trasmissione dati fino a 10 Gbps.
I progettisti possono utilizzare il dispositivo per qualsiasi applicazione di interfaccia che richieda un intervallo di tensione di modo comune da 0 a 2 V e un'ampiezza differenziale di 1800 mVPP. Il tracciamento adattivo garantisce che il canale rimanga invariato per tutto l'intervallo di tensione di modo comune.
L'HD3SS3212 viene fornito con una varietà di strumenti e software di supporto, inclusi moduli di valutazione e schede di valutazione per schede minidock USB Type-C e design di riferimento con supporto per video e ricarica.
Soluzione programmabile Un altro modo per risolvere questo problema consiste nell'utilizzare soluzioni bridge video semi-custom o personalizzate. Tuttavia, queste soluzioni sono generalmente focalizzate su campi applicabili di applicazioni relativamente ristrette, con cicli di sviluppo più lunghi e costi di ingegneria non regolari (NRE) più elevati, ASIC è un tipico.
Per colmare il divario tra bridge video universale e personalizzato, i bridge video richiedono una combinazione di flessibilità di progettazione e brevi cicli di sviluppo FPGA, nonché funzionalità di prodotti standard applicativi specifici (ASSP). Per queste caratteristiche, potremmo voler conoscere la scheda di valutazione del collegamento master LIF-MD6000 Lattice Semiconductor Crosslink e il suo ASSP programmabile (PASSP) (Figura 3). CrossLinkIF-MD6000 viene fornito con la scheda di valutazione che funge da IP inattivo nel Diamond Design Software di Lattice. Ciascun PASSP circonda due blocchi rigidi MIPI D-PHY spostando la struttura FPGA. Ciascun blocco MIPI D-PHY ha fino a quattro canali dati e un clock per il supporto della trasmissione e della ricezione (TX e RX). D-PHY trasmette fino a 4K ad altissima definizione, con una velocità di 12 Gb/s. Due gruppi di I/O programmabili supportano una varietà di interfacce e protocolli, inclusi Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 e MIPI DSI e CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS e OpenLDI.
La struttura FPGA adiacente include 5, 936 LUT, 180 KB di RAM a blocchi e 47 KB di RAM distribuita. La LUT è distribuita lungo il registro dedicato nell'unità funzionale programmabile (PFU), utilizzata come componente di base delle funzioni logiche, algoritmiche, RAM e ROM. La rete di routing programmabile si collega al blocco PFU.
I blocchi RAM incorporati SYSMEM (EBR) del gruppo I/O programmabili, I2C incorporati e MIPI D-PHY incorporati sono distribuiti tra le colonne PFU. Il blocco PFU può essere configurato con il software di progettazione Diamond di Lattice e cablando ogni progetto.
Le procedure di configurazione e impostazione hanno una varietà di strumenti di supporto e software per la selezione. Oltre ai dispositivi bridge, la scheda di valutazione del collegamento master LIF-MD6000 aggiunge anche il connettore di tipo Mini USB B all'FTDI. Usa SPI per aggiungere FTDI al circuito CrossLink, aggiungi FTDI a dispositivi X03LF utilizzando le risorse JTAG e GPIO. Allo stesso tempo, puoi anche sfogliare più dimostrazioni, informazioni sulla scheda di collegamento TX / RX opzionale e altra documentazione. Il kit include anche due schede di interfaccia, schede di interfaccia di collegamento IO LIFMD-IOL-EVN SMA e una scheda di collegamento IO di diramazione. Inoltre, la scheda di sviluppo Raspberry PI LIF-MD6000 include un progetto di riferimento e CrossLink soft IP per collegare due sensori di immagine Raspberry PI a una scheda processore Raspberry PI.
Per semplificare e accelerare lo sviluppo, Lattice Semiconductor fornisce un modulo IP soft pre-progettazione per quattro comuni soluzioni bridge video. La prima soluzione che mostra come collegare più sensori di immagine CSI-2 a un'unica uscita CSI-2 (Figura 4). Questa soluzione applica applicazioni che includono un AP nel design che non fornisce un'interfaccia sufficiente che supporti il numero di sensori di immagine o un ritardo di processo tra il sensore di immagine e i dati di imaging.
La seconda soluzione si concentra sul bridge di interfaccia display DSI 1: 2 e 1: 1. Questo obiettivo IP va oltre le capacità di visualizzazione per i crescenti requisiti di larghezza di banda, mentre il processore continua a fornire una funzione di interfaccia ad alte prestazioni. Sostituendo i vecchi display con un nuovo display, puoi riservare un enorme input AP durante l'aggiornamento. Questo bridge può anche estendere l'uscita di una singola sorgente a due display DSI invece di uno.
La terza soluzione di esempio fornisce un IP critico di interfaccia CMOS a MIPI D-PHY quando si utilizzano dispositivi LIF-MD6000. Sebbene Mipi D-PHY sia stato inizialmente sviluppato per indirizzare le interconnessioni in smartphone e display, molti processori e display ora utilizzano ancora interfacce RGB, CMOS o MIPI D-PHY. Tra il processore con interfaccia RGB e un display con interfaccia MIPI DSI, o tra la telecamera con interfaccia MOS e un processore con interfaccia CSI-2, la soluzione può fungere da ponte.
Il quarto bridge di interfaccia della fotocamera risolve il problema della mancata corrispondenza tra l'AP e il primo sensore di immagine. Sebbene molti AP ora utilizzino interfacce MIPI CSI-2, alcuni sensori di immagine ad alta risoluzione utilizzano formati di output sub-LVDS dedicati. Questo bridge risolve l'incompatibilità tra i due tipi di interfaccia. Il bridge può essere utilizzato anche in LVDS, CSI-2, HISPI e altri formati di conversione reciproca.
Riepilogo Poiché i progettisti hanno sempre più componenti sviluppati per apparecchiature portatili mobili per più applicazioni, spesso incontrano il dispositivo nel sistema che non può essere collegato direttamente. A volte il tipo o la quantità di interfaccia sull'AP non corrisponde al sensore di immagine o al display del sistema.
Per alcune applicazioni multiplexer/demultiplexer di base, gli switch analogici standard già pronti possono soddisfare la domanda. Tuttavia, poiché i progettisti svolgono alcune attività di bridge più complesse, come la conversione di interfacce non controverse, la combinazione di più flussi video o la suddivisione di flussi video su più interfacce, le soluzioni di bridge programmabili basate su FPGA presentano numerosi vantaggi.
Innanzitutto, queste soluzioni consentono di utilizzare l'ingresso esistente del vecchio dispositivo, anche se si utilizza il sensore di immagine e l'interfaccia MIPI dell'interfaccia MIPI, si applica ancora. In secondo luogo, attraverso il bridging tra più dispositivi di diverse interfacce, queste soluzioni bridge consentono di selezionare più componenti.
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