Các nhà phát triển hệ thống nhúng đang sử dụng sự đổi mới của bộ xử lý di động, giao diện chuẩn MIPI được chấp nhận rộng rãi, cũng như thế hệ cảm biến và màn hình hình ảnh giá rẻ mới để xây dựng các sản phẩm hiệu suất cao, chi phí thấp, nhưng vẫn cần giải quyết nhiều thách thức.
Khi hiệu suất được cải thiện nhanh chóng, làm thế nào để dự đoán loại và số lượng cần thiết cho giao diện được yêu cầu? Làm thế nào để sử dụng các bộ xử lý này để có giá trị của màn hình truyền thống và / hoặc cảm biến hình ảnh cho giá trị của màn hình truyền thống và / hoặc cảm biến hình ảnh khi sử dụng các bộ xử lý này? Làm thế nào để kết nối các loại giao diện khác nhau một cách nhanh chóng, chi phí thấp, đảm bảo rằng thiết kế thành công?
Bài viết này sẽ giới thiệu tác động và các vấn đề thiết kế liên quan đến việc chuyển đổi sang giao diện mới và kết nối các thiết bị mới và cũ, đồng thời giới thiệu một số giải pháp và phương pháp ứng dụng khả thi.
Cầu giao diện video mới Nhu cầu của mọi người về các giải pháp cầu video chi phí thấp sáng tạo đang tăng lên. Ví dụ: xây dựng hệ thống giám sát, thiết bị bay không người lái hoặc nhà thiết kế máy ảnh DSLR muốn sử dụng cải tiến mới nhất của bộ xử lý ứng dụng di động đang phát triển (AP). Để đạt được điều này, họ thường phải chuyển đổi tín hiệu từ giao diện cảm biến hình ảnh truyền thống độc quyền sang giao diện cảm biến hình ảnh MIPI CSI-2 di động được sử dụng trên hầu hết các AP.
Nếu nhà thiết kế xây dựng thế hệ tai nghe thực tế ảo (VR) tiếp theo, bạn cần chuyển đổi video từ một giao diện MIPI DSI và chia nó thành hai màn hình MIPI DSI. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất hệ thống mà còn giúp hiệu ứng ngâm sản phẩm mạnh hơn (Hình 1). Nếu AP chỉ cung cấp một giao diện DSI duy nhất hoặc một trong các giao diện có sẵn đã được sử dụng cụ thể cho các tính năng khác, thì làm cách nào để hỗ trợ các ứng dụng mới nổi này?
Tương tự, các nhà phát triển giải pháp giao diện người-máy (HMI) hoặc màn hình thông minh cũng có thể muốn giữ lại giá trị đầu tư khổng lồ vào màn hình công nghiệp. Nhưng để làm điều này, họ phải nhận giao diện CSI-2 trên AP di động từ OpenLDI / LVDS hoặc cầu giao diện chuyên dụng.
Đôi khi, bạn có thể cần đặt nhiều luồng video vào đầu ra khung hình lớn hơn, tạo ra nhận thức sâu sắc hoặc nâng cao hệ thống thực tế. Tại thời điểm này, một giải pháp cầu nối nằm giữa cảm biến máy ảnh và bộ xử lý hình ảnh có thể được bắt kịp thời để thu được nhiều đầu ra CSI-2 cùng lúc và đạt được độ trễ tối thiểu. Điều này yêu cầu kiểm soát pin phổ quát. Nhiều luồng video tổng hợp cũng cần phải chia sẻ cùng một đồng hồ và trong một số trường hợp, có thể yêu cầu một chương trình tăng sức mạnh riêng biệt. Để thực hiện từng chức năng, bạn cần phải dễ dàng tùy chỉnh I / O.
Ứng dụng của bộ xử lý di động MIPI thậm chí còn đi sâu vào các ứng dụng công nghiệp truyền thống, chẳng hạn như sản xuất ô tô. Với số lượng ngày càng nhiều các thiết bị điện tử ô tô và số lượng camera, hệ thống lái xe phụ trợ tiên tiến (ADAS) và các sonard giải trí thông tin đòi hỏi nhiều cầu video hơn.
Ban đầu camera được phát triển để giúp người lái quan sát khi lùi xe, và giờ đây, nhà sản xuất sử dụng camera để cung cấp đầy đủ các góc nhìn của xe. Ví dụ, một số nhà sản xuất xe hơi đang thay thế gương hậu bằng camera, do đó làm giảm lực cản của không khí và cải thiện hiệu suất nhiên liệu. Giải pháp cầu nối video do nhà thiết kế xây dựng cho phép nhà sản xuất tóm tắt dữ liệu của nhiều cảm biến hình ảnh và truyền dữ liệu đó qua một giao diện CSI-2 duy nhất tới AP.
Công tắc vạn năng Để giải quyết nhu cầu về giải pháp cầu cơ bản, người thiết kế thường sử dụng công tắc vạn năng. HD3SS 3212 của Texas Instruments là một ví dụ điển hình của bộ chuyển mạch thụ động bộ ghép kênh / phân kênh 2 kênh đa năng để truyền tín hiệu giữa hai vị trí trên bảng (Hình. 2). Thiết bị tương thích với các tiêu chuẩn MIPI DSI / CSI, FPDLINKII, LVDS và PCIe Gen IIII hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 10 Gbps.
Các nhà thiết kế có thể sử dụng thiết bị cho bất kỳ ứng dụng giao diện nào yêu cầu dải điện áp chế độ chung 0 đến 2 V và biên độ vi sai 1800 mVPP. Theo dõi thích ứng đảm bảo rằng kênh không thay đổi trong suốt dải điện áp chế độ chung.
HD3SS3212 đi kèm với nhiều công cụ và phần mềm hỗ trợ, bao gồm mô-đun đánh giá và bảng đánh giá cho bo mạch minidock USB Type-C và thiết kế tham chiếu với hỗ trợ video và sạc.
Giải pháp có thể lập trình Một cách khác để giải quyết vấn đề này là sử dụng các giải pháp cầu nối video bán tùy chỉnh hoặc tùy chỉnh. Tuy nhiên, các giải pháp này thường tập trung vào phạm vi ứng dụng tương đối hẹp, với chu kỳ phát triển dài hơn và chi phí kỹ thuật không thường xuyên (NRE) cao hơn, ASIC là một điển hình.
Để tạo khoảng cách giữa cầu nối video phổ biến và cầu nối tùy chỉnh, cầu nối video đòi hỏi sự kết hợp giữa tính linh hoạt trong thiết kế và chu kỳ phát triển FPGA ngắn, cũng như chức năng của các sản phẩm tiêu chuẩn ứng dụng cụ thể (ASSP). Đối với những tính năng này, chúng ta có thể muốn tìm hiểu về Bảng đánh giá liên kết tổng thể mạng bán dẫn Crosslink LIF-MD6000 và ASSP có thể lập trình (PASSP) của nó (Hình 3). CrossLinkIF-MD6000 được cung cấp với bảng đánh giá hoạt động như một IP nhàn rỗi trong Phần mềm Thiết kế Kim cương của Lưới. Mỗi PASSP bao quanh hai khối cứng MIPI D-PHY bằng cách di chuyển cấu trúc FPGA. Mỗi khối MIPI D-PHY có tối đa bốn kênh dữ liệu và một đồng hồ để hỗ trợ truyền và nhận (TX và RX). D-PHY truyền độ phân giải độ nét cực cao lên đến 4K, với tốc độ 12 Gb / s. Hai nhóm I / O có thể lập trình hỗ trợ nhiều loại giao diện và giao thức, bao gồm Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 và MIPI DSI và CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS và OpenLDI.
Cấu trúc FPGA liền kề bao gồm 5, 936 LUT, 180 KB RAM khối và 47 KB RAM phân tán. LUT được phân phối dọc theo thanh ghi chuyên dụng trong đơn vị chức năng lập trình được (PFU), được sử dụng như thành phần cơ bản của các hàm logic, thuật toán, RAM và ROM. Mạng định tuyến có thể lập trình kết nối với khối PFU.
Bộ nhớ RAM khối nhúng SYSMEM (EBR) của nhóm I / O có thể lập trình, I2C nhúng và MIPI D-PHY nhúng được rải giữa các cột PFU. Khối PFU có thể được cấu hình bằng phần mềm thiết kế Diamond của Lattice và nối dây cho từng thiết kế.
Các quy trình cấu hình và thiết lập có nhiều công cụ hỗ trợ và phần mềm để lựa chọn. Ngoài các thiết bị cầu nối, Hội đồng Đánh giá Liên kết Tổng thể LIF-MD6000 cũng bổ sung thêm đầu nối Mini USB loại B vào FTDI. Sử dụng SPI để thêm FTDI vào mạch CrossLink, thêm FTDI vào các thiết bị X03LF sử dụng tài nguyên JTAG và GPIO. Đồng thời, bạn cũng có thể duyệt qua nhiều bản trình diễn, thông tin bảng liên kết TX / RX tùy chọn và các tài liệu khác. Bộ này cũng bao gồm hai bảng giao diện, bảng giao diện kết nối LIFMD-IOL-EVN SMA IO và một bảng liên kết IO phân nhánh. Ngoài ra, bo mạch phát triển Raspberry PI LIF-MD6000 bao gồm thiết kế tham chiếu và IP mềm CrossLink để kết nối hai cảm biến hình ảnh Raspberry PI với bo mạch xử lý Raspberry PI.
Để đơn giản hóa và đẩy nhanh quá trình phát triển, Lattice Semiconductor cung cấp một mô-đun IP mềm được thiết kế trước cho bốn giải pháp cầu nối video phổ biến. Giải pháp đầu tiên chỉ ra cách kết nối nhiều cảm biến hình ảnh CSI-2 với một đầu ra CSI-2 duy nhất (Hình 4). Giải pháp này áp dụng các ứng dụng bao gồm một AP trong thiết kế không cung cấp đủ giao diện hỗ trợ số lượng cảm biến hình ảnh hoặc độ trễ quá trình giữa cảm biến hình ảnh và dữ liệu hình ảnh.
Giải pháp thứ hai tập trung vào cầu giao diện hiển thị DSI 1: 2 và 1: 1. Mục tiêu IP này nằm ngoài khả năng hiển thị cho các yêu cầu băng thông ngày càng tăng, trong khi bộ xử lý tiếp tục cung cấp chức năng giao diện hiệu suất cao. Bằng cách thay thế các màn hình cũ sang màn hình mới, bạn có thể dự trữ đầu vào AP khổng lồ trong khi nâng cấp. Cầu nối này cũng có thể mở rộng đầu ra của một nguồn thành hai màn hình DSI thay vì một.
Giải pháp ví dụ thứ ba cung cấp IP quan trọng của giao diện CMOS tới MIPI D-PHY khi sử dụng thiết bị LIF-MD6000. Mặc dù Mipi D-PHY ban đầu được phát triển để giải quyết các kết nối trong điện thoại thông minh và màn hình, nhiều bộ xử lý và màn hình hiện vẫn đang sử dụng giao diện RGB, CMOS hoặc MIPI D-PHY. Giữa bộ xử lý có giao diện RGB và màn hình hiển thị với giao diện MIPI DSI hoặc giữa máy ảnh có giao diện MOS và bộ xử lý có giao diện CSI-2, giải pháp có thể hoạt động như một cầu nối.
Cầu giao diện máy ảnh thứ tư giải quyết vấn đề không khớp giữa AP và cảm biến hình ảnh ban đầu. Mặc dù nhiều AP hiện nay sử dụng giao diện MIPI CSI-2, một số cảm biến hình ảnh có độ phân giải cao sử dụng định dạng đầu ra LVDS phụ chuyên dụng. Cầu nối này giải quyết sự không tương thích giữa hai loại giao diện. Cầu cũng có thể được sử dụng trong LVDS, CSI-2, HISPI và các định dạng chuyển đổi lẫn nhau khác.
Tóm tắt Khi các nhà thiết kế ngày càng có nhiều thành phần được phát triển cho thiết bị cầm tay di động cho nhiều ứng dụng hơn, họ thường gặp phải tình trạng thiết bị trong hệ thống không thể kết nối trực tiếp. Đôi khi loại giao diện hoặc số lượng trên AP không khớp với cảm biến hình ảnh hoặc màn hình của hệ thống.
Đối với một số ứng dụng bộ ghép kênh / phân kênh cơ bản, các bộ chuyển mạch tương tự tiêu chuẩn làm sẵn có thể đáp ứng nhu cầu. Tuy nhiên, khi các nhà thiết kế thực hiện một số nhiệm vụ cầu nối phức tạp hơn, chẳng hạn như chuyển đổi các giao diện không kiểm soát, kết hợp nhiều luồng video hoặc tách các luồng video thành nhiều giao diện, các giải pháp cầu nối có thể lập trình dựa trên FPGA có một số lợi thế.
Đầu tiên, các giải pháp này cho phép bạn sử dụng đầu vào hiện có của thiết bị cũ, ngay cả khi bạn sử dụng cảm biến hình ảnh và giao diện MIPI của giao diện MIPI thì vẫn được áp dụng. Thứ hai, thông qua cầu nối giữa nhiều thiết bị của các giao diện khác nhau, các giải pháp cầu nối này cho phép bạn chọn nhiều thành phần hơn.
sản phẩm khác của chúng tôi:
