מפתחי מערכות משובצות משתמשים בחדשנות של המעבד הנייד, בממשק הסטנדרטי MIPI המקובל, כמו גם בדור חדש של חיישני תמונה ותצוגות בעלות נמוכה כדי לבנות מוצרים בעלי ביצועים גבוהים בעלות נמוכה, אך עדיין צריכים לפתור אתגרים רבים.
כשיפור מהיר בביצועים, כיצד לחזות את הסוג והכמות הנדרשת עבור הממשק הנדרש? כיצד להשתמש במעבדים אלה כדי לקבל את הערך של התצוגה המסורתית ו/או חיישן התמונה עבור הערך של התצוגה המסורתית ו/או חיישן התמונה בעת שימוש במעבדים אלה? איך במהירות, בעלות נמוכה, מגשרים בין סוגי ממשקים שונים, להבטיח שהעיצוב יהיה מוצלח?
מאמר זה יציג את בעיות ההשפעה והעיצוב הקשורות להגירה לממשקים חדשים ויגשר בין התקנים חדשים וישנים, ויציג כמה פתרונות אפשריים ושיטות יישום.
גשר ממשק וידאו חדש הדרישה של אנשים לפתרונות חדשניים של גשר וידאו בעלות נמוכה הולכת וגוברת. לדוגמה, בניית מערכות ניטור, רחפנים או מתכנני מצלמות DSLR רוצים להשתמש בחידוש האחרון של מעבד היישומים הניידים (AP). לשם כך, הם בדרך כלל צריכים להמיר אותות מממשק חיישן התמונה המסורתי הקנייני לממשק חיישן התמונה הנייד MIPI CSI-2 המופעל ברוב נקודות הגישה.
אם המעצב בונה את הדור הבא של אוזניות מציאות מדומה (VR), עליך להמיר סרטון מממשק MIPI DSI יחיד ולפצל אותו למסך שני MIPI DSI. זה לא רק משפר את ביצועי המערכת, אלא גם אפקט הטבילה של המוצר חזק יותר (איור 1). אם ה-AP מספק רק ממשק DSI בודד או אחד מהממשקים הזמינים שכבר נעשה בהם שימוש ספציפי עבור תכונות אחרות, כיצד לתמוך ביישומים מתפתחים אלה?
באופן דומה, מפתחים של פתרונות ממשק אדם-מכונה (HMI) או צגים חכמים עשויים גם לרצות לשמור על הערך של השקעה עצומה בצגים תעשייתיים. אבל עשה זאת, הם צריכים לקבל את ממשק CSI-2 ב-AP הנייד מה-OpenLDI / LVDS או מגשר הממשק הייעודי.
לפעמים, ייתכן שתצטרך להעביר זרמי וידאו מרובים לפלט פריים גדול יותר, ליצור תפיסה עמוקה או לשפר את מערכת המציאות. בשלב זה, ניתן ללכוד פתרון גישור הממוקם בין חיישן המצלמה למעבד התמונה בזמן כדי ללכוד מספר יציאות CSI-2 בזמן ולהשיג את ההשהיה המינימלית. זה דורש בקרת סיכות אוניברסלית. זרמי וידאו סינתטיים מרובים צריכים גם הם לחלוק את אותו שעון, ובמקרים מסוימים, ייתכן שתידרש תוכנית הפעלה נפרדת. כדי ליישם כל פונקציה, עליך להתאים אישית את I/O בקלות.
היישום של מעבדי MIPI ניידים אף העמיק ליישומים תעשייתיים מסורתיים, כגון ייצור רכב. עם המספר ההולך וגדל של ציוד אלקטרוני לרכב ומספר המצלמות, מערכת נהיגת העזר המתקדמת (ADAS) וסונארדים בידורי מידע דורשים יותר גשר וידאו.
המצלמה פותחה במקור כדי לעזור לנהג שנצפה בעת נסיעה לאחור, וכעת היצרן משתמש במצלמה כדי לספק מגוון רחב של פרספקטיבות של הרכב. לדוגמה, חלק מיצרני הרכב מחליפים את המראה האחורית במצלמה, ובכך מפחיתים את התנגדות האוויר ומשפרים את יעילות הדלק. פתרון גשר הווידאו שנבנה על ידי המעצב מאפשר ליצרן לסכם את הנתונים של חיישני תמונה מרובים ולשדר אותם דרך ממשק CSI-2 יחיד ל-AP.
מתג אוניברסלי על מנת לפתור את הדרישה לפתרון הגשר הבסיסי, המתכנן משתמש בדרך כלל במתגים אוניברסליים. ה-HD3SS 3212 של Texas Instruments הוא דוגמה טיפוסית למתג פאסיבי דו-ערוצי אוניברסלי דו-ערוצי / demultiplexer להעברת אותות בין שני מיקומים על הלוח (איור. 2). המכשיר תואם לתקני MIPI DSI/CSI, FPDLINKII, LVDS ו-PCIe Gen IIII תומכים בקצבי נתונים של עד 10 Gbps.
מעצבים יכולים להשתמש במכשיר לכל יישומי ממשק הדורשים טווח מתח במצב משותף של 0 עד 2 וולט ואמפליטודה דיפרנציאלית של 1800 mVPP. מעקב אדפטיבי מבטיח שהערוץ יישאר ללא שינוי בכל טווח המתח של המצב המשותף.
ה-HD3SS3212 מגיע עם מגוון כלים ותוכנות תמיכה, כולל מודולי הערכה ולוחות הערכה עבור לוחות USB Type-C minidock, ועיצוב ייחוס עם תמיכה בווידאו וטעינה.
פתרון ניתן לתכנות דרך נוספת לפתור בעיה זו היא להשתמש בפתרונות גשר וידאו מותאמים למחצה או מותאמים אישית. עם זאת, פתרונות אלה מתמקדים בדרך כלל בטווחים ישימים ביישומים צרים יחסית, עם מחזורי פיתוח ארוכים יותר ועלויות הנדסה לא רגילות (NRE), ASIC הוא טיפוסי.
על מנת להשלים את הפער בין גשר וידאו אוניברסלי לגשר וידאו מותאם אישית, גשרי וידאו דורשים שילוב של גמישות עיצובית ומחזורי פיתוח קצרים של FPGA, כמו גם פונקציונליות של מוצרי תקן יישום ספציפיים (ASSPs). עבור תכונות אלו, ייתכן שנרצה ללמוד על לוח הערכת ה-LIF-MD6000 Master Link של ה-Lattice Semiconductor Crosslink ועל ה-ASSP הניתן לתכנות שלו (PASSP) (איור 3). CrossLinkIF-MD6000 מסופק עם לוח ההערכה שפועל כ-IP סרק בתוכנת עיצוב Diamond of Lattice. כל PASSP מקיף שני בלוקים קשים MIPI D-PHY על ידי הזזת מבנה ה-FPGA. לכל בלוק MIPI D-PHY יש עד ארבעה ערוצי נתונים ושעון לתמיכה בשידור וקבלה (TX ו-RX). D-PHY משדר עד 4K ברזולוציה גבוהה במיוחד, עם קצב של 12 Gb/s. שתי קבוצות של I/O ניתנים לתכנות תומכות במגוון ממשקים ופרוטוקולים, כולל Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 ו-MIPI DSI, ו-CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS ו-OpenLDI.
מבנה FPGA סמוך כולל 5, 936 LUT, 180 KB בלוק RAM ו-47 KB של זיכרון RAM מבוזר. ה-LUT מופץ לאורך האוגר הייעודי ביחידה הפונקציונלית הניתנת לתכנות (PFU), המשמשת כמרכיב הבסיסי של פונקציות לוגיקה, אלגוריתוגרפיה, RAM ו-ROM. רשת ניתוב ניתנת לתכנות מתחברת לבלוק PFU.
RAM (EBR) של בלוק מוטבע SYSMEM של קבוצת I/O הניתנים לתכנות, I2C מוטבע ו-MIPI D-PHY משובץ מתפזרים בין עמודות PFU. ניתן להגדיר את בלוק PFU עם תוכנת עיצוב Diamond של Lattice וחיווט כל עיצוב.
להליכי התצורה וההגדרה יש מגוון כלי תמיכה ותוכנות לבחירה. בנוסף להתקני גשר, ה-LIF-MD6000 Master Link Evaluation Board מוסיף גם את מחבר מסוג Mini USB B ל-FTDI. השתמש ב-SPI כדי להוסיף FTDI למעגל CrossLink, הוסף FTDI למכשירי X03LF באמצעות משאבי JTAG ו-GPIO. במקביל, אתה יכול גם לעיין במספר הדגמות, מידע אופציונלי על לוח קישורי TX/RX ותיעוד אחר. הערכה כוללת גם שני לוחות ממשק, לוחות ממשק חיבור LIFMD-IOL-EVN SMA IO ולוח קישור IO מסועף. בנוסף, לוח הפיתוח LIF-MD6000 Raspberry PI כולל עיצוב ייחוס ו-CrossLink soft IP לחיבור שני חיישני תמונה של Raspberry PI ללוח מעבד Raspberry PI.
כדי לפשט ולהאיץ את הפיתוח, Lattice Semiconductor מספקת מודול IP רך בתכנון מראש עבור ארבעה פתרונות גשר וידאו נפוצים. הפתרון הראשון המראה כיצד לגשר בין חיישני תמונה מרובים של CSI-2 לפלט CSI-2 יחיד (איור 4). פתרון זה מיישם יישומים הכוללים AP בעיצוב שאינו מספק ממשק מספיק התומך במספר חיישני התמונה, או עיכוב תהליך בין חיישן התמונה לנתוני ההדמיה.
הפתרון השני מתמקד בגשר ממשק תצוגה של 1:2 ו-1:1 DSI. מטרת IP זו היא מעבר ליכולות התצוגה עבור דרישות רוחב פס עולות, בעוד המעבד ממשיך לספק פונקציית ממשק בעלת ביצועים גבוהים. על ידי החלפת הצגים הישנים לצג חדש, אתה יכול לשמור קלט AP ענק בזמן השדרוג. גשר זה יכול גם להרחיב את הפלט של מקור יחיד לשני צגי DSI במקום אחד.
הפתרון השלישי לדוגמה מספק IP קריטי של ממשק CMOS ל-MIPI D-PHY בעת שימוש בהתקני LIF-MD6000. למרות ש-Mipi D-PHY פותחה בתחילה כדי לתת מענה לחיבורים הדדיים בסמארטפונים ובמסכים, מעבדים וצגים רבים עדיין משתמשים כעת בממשקי RGB, CMOS או MIPI D-PHY. בין המעבד עם ממשק RGB לתצוגה עם ממשק MIPI DSI, או בין המצלמה עם ממשק MOS למעבד עם ממשק CSI-2, הפתרון יכול לשמש כגשר.
גשר ממשק המצלמה הרביעי פותר את בעיית חוסר ההתאמה בין ה-AP לחיישן התמונה המוקדם. למרות ש-APs רבים משתמשים כעת בממשקי MIPI CSI-2, חלק מחיישני תמונה ברזולוציה גבוהה משתמשים בתבניות פלט ייעודיות של תת-LVDS. גשר זה פותר את חוסר ההתאמה בין שני סוגי הממשקים. ניתן להשתמש בגשר גם ב-LVDS, CSI-2, HISPI ופורמטים אחרים של המרה הדדית.
סיכום מכיוון שלמעצבים יש יותר ויותר רכיבים שפותחו עבור ציוד כף יד נייד ליותר יישומים, הם נתקלים לעתים קרובות במכשיר במערכת שלא ניתן לחבר ישירות. לפעמים סוג הממשק או הכמות ב-AP אינם תואמים לחיישן התמונה או לתצוגה של המערכת.
עבור כמה יישומים בסיסיים של מרבבי / דמולטיפלקסים, מתגים אנלוגיים סטנדרטיים מוכנים עשויים לענות על הביקוש. עם זאת, מכיוון שמעצבים מבצעים כמה משימות גשר מורכבות יותר, כמו המרת ממשקים לא מפוקפקים, שילוב של זרמי וידאו מרובים או פיצול זרמי וידאו למספר ממשקים, לפתרונות גשר ניתנים לתכנות מבוססי FPGA יש מספר יתרונות.
ראשית, פתרונות אלו מאפשרים לך להשתמש בקלט הקיים של המכשיר הישן, גם אם אתה משתמש בחיישן התמונה ובממשק MIPI של ממשק MIPI, זה עדיין תקף. שנית, דרך הגישור בין מספר מכשירים של ממשקים שונים, פתרונות הגשר הללו מאפשרים לך לבחור רכיבים נוספים.
המוצר השני שלנו:
