Vývojáři vestavěných systémů využívají inovace mobilních procesorů, široce přijímané standardní rozhraní MIPI, stejně jako novou generaci levných obrazových snímačů a displejů k vytváření vysoce výkonných levných produktů, ale stále potřebují vyřešit mnoho problémů.
Jak předvídat typ a množství potřebné pro požadované rozhraní, protože se výkon rychle zlepšuje? Jak používat tyto procesory, aby měly hodnotu tradičního displeje a/nebo obrazového snímače za hodnotu tradičního displeje a/nebo obrazového snímače při používání těchto procesorů? Jak rychle a levně přemostit různé typy rozhraní a zajistit, aby byl návrh úspěšný?
Tento článek představí dopady a problémy návrhu související s migrací na nová rozhraní a přemostěním nových a starých zařízení a představí některá proveditelná řešení a aplikační metody.
Přemosťujte nové video rozhraní Poptávka lidí po inovativních levných řešeních video mostů roste. Například při konstrukci monitorovacích systémů, dronů nebo DSLR chtějí konstruktéři fotoaparátů využít nejnovější inovace on-hot mobile aplikačního procesoru (AP). Za tímto účelem musí obvykle převádět signály z proprietárního tradičního rozhraní obrazového snímače na mobilní rozhraní obrazového snímače MIPI CSI-2 používané na většině AP.
Pokud konstruktér postaví další generaci sluchátek pro virtuální realitu (VR), musíte převést video z jednoho rozhraní MIPI DSI a rozdělit ho na dva displeje MIPI DSI. To nejen zlepšuje výkon systému, ale také je silnější efekt ponoření produktu (obrázek 1). Pokud přístupový bod poskytuje pouze jedno rozhraní DSI nebo jedno z dostupných rozhraní, které již bylo konkrétně použito pro jiné funkce, jak podporovat tyto vznikající aplikace?
Podobně si vývojáři řešení rozhraní člověk-stroj (HMI) nebo inteligentních displejů mohou také přát zachovat hodnotu obrovských investic do displejů průmyslové kvality. Ale udělejte to, musí přijímat rozhraní CSI-2 na mobilním AP z OpenLDI / LVDS nebo dedikovaného rozhraní.
Někdy možná budete muset dát více video streamů na výstup většího snímku, čímž vytvoříte hluboké vnímání nebo vylepšíte systém reality. V tomto okamžiku lze přemosťovací řešení umístěné mezi snímačem fotoaparátu a obrazovým procesorem zachytit včas, aby bylo možné zachytit více výstupů CSI-2 v čase a dosáhnout minimálního zpoždění. To vyžaduje univerzální ovládání pinů. Více syntetických video streamů také musí sdílet stejné hodiny a v některých případech může být vyžadován samostatný program pro zapnutí. Pro implementaci každé funkce je třeba snadno přizpůsobit I/O.
Aplikace mobilních procesorů MIPI se dokonce prohloubila do tradičních průmyslových aplikací, jako je automobilová výroba. S rostoucím počtem automobilových elektronických zařízení a počtem kamer vyžadují pokročilý pomocný řídicí systém (ADAS) a sonardy informační zábavy více video mostu.
Kamera byla původně vyvinuta, aby pomohla řidiči pozorovat při couvání a nyní ji výrobce využívá k poskytování celé řady perspektiv vozidla. Někteří výrobci automobilů například nahrazují zpětné zrcátko kamerou, čímž snižují odpor vzduchu a zlepšují spotřebu paliva. Řešení video mostu navržené konstruktérem umožňuje výrobci shrnout data více obrazových snímačů a přenést je přes jediné rozhraní CSI-2 do AP.
Univerzální přepínač Pro vyřešení požadavku na řešení základního můstku používá konstruktér zpravidla univerzální přepínače. HD3SS 3212 od Texas Instruments je typickým příkladem univerzálního 2kanálového pasivního přepínače multiplexer/demultiplexer pro přenos signálů mezi dvěma pozicemi na desce (obr. 2). Zařízení je kompatibilní se standardy MIPI DSI/CSI, FPDLINKII, LVDS a PCIe Gen IIII a podporují datové rychlosti až 10 Gb/s.
Konstruktéři mohou zařízení použít pro jakékoli aplikace rozhraní, které vyžadují rozsah napětí 0 až 2 V v běžném režimu a diferenciální amplitudu 1800 mVPP. Adaptivní sledování zajišťuje, že kanál zůstane nezměněn v celém rozsahu napětí v běžném režimu.
HD3SS3212 se dodává s řadou nástrojů a podpůrného softwaru, včetně vyhodnocovacích modulů a vyhodnocovacích desek pro desky minidock USB Type-C a referenčního designu s podporou videa a nabíjení.
Programovatelné řešení Dalším způsobem, jak tento problém vyřešit, je použití semi-custom nebo custom video bridge řešení. Tato řešení se však obvykle zaměřují na použitelné rozsahy relativně úzkých aplikací, s delšími vývojovými cykly a vyššími náklady na neregulérní inženýrství (NRE), typický je ASIC.
Aby se vyrovnala mezera mezi univerzálním a uživatelským videomostem, videomosty vyžadují kombinaci flexibility návrhu a krátkých vývojových cyklů FPGA, stejně jako funkčnost specifických aplikačních standardních produktů (ASSP). Pokud jde o tyto funkce, možná bychom se rádi dozvěděli o Lattice Semiconductor Crosslink LIF-MD6000 Master Link Evaluation Board a jeho programovatelném ASSP (PASSP) (obrázek 3). CrossLinkIF-MD6000 je dodáván s vyhodnocovací deskou, která funguje jako nečinná IP v Diamond Design Software of Lattice. Každý PASSP obklopuje dva pevné bloky MIPI D-PHY pohybem struktury FPGA. Každý blok MIPI D-PHY má až čtyři datové kanály a hodiny pro podporu vysílání a příjmu (TX a RX). D-PHY přenáší až 4K ultra vysoké rozlišení s rychlostí 12 Gb/s. Dvě skupiny programovatelných I/O podporují řadu rozhraní a protokolů, včetně Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 a MIPI DSI a CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS a OpenLDI.
Přilehlá struktura FPGA zahrnuje 5 936 LUT, 180 KB blokové RAM a 47 KB distribuované RAM. LUT je distribuován podél vyhrazeného registru v programovatelné funkční jednotce (PFU), používané jako základní součást logiky, algoritmizace, RAM a ROM funkcí. Programovatelná směrovací síť se připojuje k bloku PFU.
SYSMEM embedded block RAM (EBR) programovatelné I/O skupiny, embedded I2C a embedded MIPI D-PHY jsou rozprostřeny mezi sloupce PFU. Blok PFU lze konfigurovat pomocí návrhového softwaru Diamond od Lattice a zapojení každého návrhu.
Postupy konfigurace a nastavení mají k dispozici různé podpůrné nástroje a software. Kromě přemosťovacích zařízení přidává LIF-MD6000 Master Link Evaluation Board také konektor typu Mini USB B k FTDI. Pomocí SPI přidejte FTDI do obvodu CrossLink, přidejte FTDI do zařízení X03LF pomocí zdrojů JTAG a GPIO. Současně můžete také procházet různé ukázky, informace o volitelných TX / RX link boardech a další dokumentaci. Sada také obsahuje dvě desky rozhraní, propojovací desky rozhraní LIFMD-IOL-EVN SMA IO a desku rozvětvení IO link. Vývojová deska LIF-MD6000 Raspberry PI navíc obsahuje referenční design a CrossLink soft IP pro připojení dvou obrazových snímačů Raspberry PI k procesorové desce Raspberry PI.
Pro zjednodušení a urychlení vývoje poskytuje Lattice Semiconductor předběžně navržený měkký IP modul pro čtyři běžná řešení video mostu. První řešení ukazuje, jak přemostit více obrazových snímačů CSI-2 na jeden výstup CSI-2 (obrázek 4). Toto řešení používá aplikace zahrnující AP v návrhu, který neposkytuje dostatečné rozhraní podporující počet obrazových snímačů nebo zpoždění procesu mezi obrazovým snímačem a zobrazovacími daty.
Druhé řešení se zaměřuje na můstek rozhraní displeje 1:2 a 1:1 DSI. Tento cíl IP přesahuje možnosti zobrazení pro rostoucí požadavky na šířku pásma, zatímco procesor nadále poskytuje vysoce výkonnou funkci rozhraní. Nahrazením starých displejů za nový si můžete při upgradu vyhradit velký vstup AP. Tento most může také rozšířit výstup jednoho zdroje na dva DSI displeje místo jednoho.
Třetí příklad řešení poskytuje kritickou IP rozhraní CMOS na MIPI D-PHY při použití zařízení LIF-MD6000. Přestože byl Mipi D-PHY původně vyvinut pro řešení propojení v chytrých telefonech a displejích, mnoho procesorů a displejů nyní stále používá rozhraní RGB, CMOS nebo MIPI D-PHY. Mezi procesorem s rozhraním RGB a displejem s rozhraním MIPI DSI nebo mezi fotoaparátem s rozhraním MOS a procesorem s rozhraním CSI-2 může řešení fungovat jako most.
Čtvrtý můstek rozhraní kamery řeší problém nesouladu mezi AP a raným obrazovým snímačem. Ačkoli mnoho přístupových bodů nyní používá rozhraní MIPI CSI-2, některé obrazové snímače s vysokým rozlišením používají vyhrazené výstupní formáty sub-LVDS. Tento most řeší nekompatibilitu mezi dvěma typy rozhraní. Most lze také použít ve formátech vzájemné konverze LVDS, CSI-2, HISPI a dalších.
Shrnutí Vzhledem k tomu, že konstruktéři mají stále více komponent vyvíjených pro mobilní ruční zařízení pro více aplikací, často se setkávají se zařízením v systému, které nelze přímo připojit. Někdy typ nebo počet rozhraní na AP neodpovídá obrazovému snímači nebo displeji systému.
Pro některé základní aplikace multiplexerů / demultiplexerů mohou poptávku uspokojit hotové standardní analogové přepínače. Protože však návrháři provádějí některé složitější úlohy přemostění, jako je konverze nekontroverzních rozhraní, kombinování více toků videa nebo rozdělení toků videa do více rozhraní, řešení programovatelných můstků na bázi FPGA mají řadu výhod.
Za prvé, tato řešení umožňují využít stávající vstup starého zařízení, i když používáte obrazový snímač a MIPI rozhraní MIPI rozhraní, stále platí. Zadruhé, díky přemostění mezi více zařízeními s různými rozhraními vám tato mostová řešení umožňují vybrat více komponent.
Náš další produkt:
