Os desenvolvedores de sistemas embarcados estão usando a inovação do processador móvel, a interface padrão MIPI amplamente aceita, bem como uma nova geração de sensores de imagem de baixo custo e visores para construir produtos de baixo custo de alto desempenho, mas ainda precisam resolver muitos desafios.
Como melhoria rápida do desempenho, como prever o tipo e a quantidade necessária para a interface necessária? Como usar esses processadores para ter o valor do display tradicional e / ou o sensor de imagem pelo valor do display tradicional e / ou sensor de imagem ao usar esses processadores? Como fazer uma ponte rápida e de baixo custo entre diferentes tipos de interface e garantir que o projeto seja bem-sucedido?
Este artigo irá apresentar o impacto e as questões de design relacionadas à migração para novas interfaces e conectar dispositivos novos e antigos, além de apresentar algumas soluções viáveis e métodos de aplicação.
Nova interface de vídeo de ponte A demanda das pessoas por soluções de ponte de vídeo inovadoras de baixo custo está aumentando. Por exemplo, a construção de sistemas de monitoramento, drones ou designers de câmeras DSLR deseja usar a inovação mais recente do processador de aplicativos móveis on-hot (AP). Para este fim, eles geralmente precisam converter os sinais da interface do sensor de imagem tradicional proprietária para a interface do sensor de imagem móvel MIPI CSI-2 empregada na maioria dos APs.
Se o designer construir a próxima geração de fones de ouvido de realidade virtual (VR), você precisará converter um vídeo de uma única interface MIPI DSI e dividi-lo em dois monitores MIPI DSI. Isso não apenas melhora o desempenho do sistema, mas também o efeito de imersão do produto é mais forte (Figura 1). Se o AP fornecer apenas uma única interface DSI ou uma das interfaces disponíveis já usadas especificamente para outros recursos, como oferecer suporte a esses aplicativos emergentes?
Da mesma forma, os desenvolvedores de soluções de interface homem-máquina (HMI) ou visores inteligentes também podem desejar reter o valor do grande investimento em visores de nível industrial. Mas, para fazer isso, eles precisam receber a interface CSI-2 no AP móvel do OpenLDI / LVDS ou ponte de interface dedicada.
Às vezes, você pode precisar colocar vários streams de vídeo em uma saída de quadro maior, criando uma percepção profunda ou aprimorando o sistema de realidade. Neste momento, uma solução de ponte localizada entre o sensor da câmera e o processador de imagem pode ser capturada a tempo para capturar várias saídas CSI-2 a tempo e atingir o atraso mínimo. Isso requer controle de pino universal. Vários streams de vídeo sintético também precisam compartilhar o mesmo clock e, em alguns casos, pode ser necessário um programa de inicialização separado. Para implementar cada função, você precisa ser I / O facilmente personalizado.
A aplicação de processadores móveis MIPI se aprofundou até mesmo em aplicações industriais tradicionais, como a fabricação de automóveis. Com o crescente número de equipamentos eletrônicos automotivos e de câmeras, o avançado sistema auxiliar de direção (ADAS) e os sonards de entretenimento de informações exigem mais ponte de vídeo.
A câmera foi desenvolvida originalmente para ajudar o motorista a observar ao inverter, e agora o fabricante usa a câmera para fornecer uma gama completa de perspectivas do veículo. Por exemplo, alguns fabricantes de automóveis estão substituindo o espelho retrovisor pela câmera, reduzindo assim a resistência do ar e melhorando a eficiência do combustível. A solução de ponte de vídeo construída pelo projetista permite ao fabricante resumir os dados de vários sensores de imagem e transmiti-los por meio de uma única interface CSI-2 para o AP.
Comutador universal Para resolver a demanda pela solução de ponte básica, o projetista geralmente usa comutadores universais. O HD3SS 3212 da Texas Instruments é um exemplo típico de uma chave passiva de multiplexador / demultiplexador universal de 2 canais para transmissão de sinais entre duas posições na placa (Fig. O dispositivo é compatível com os padrões MIPI DSI / CSI, FPDLINKII, LVDS e PCIe Gen IIII e suporta taxas de dados de até 10 Gbps.
Os projetistas podem usar o dispositivo para qualquer aplicação de interface que requeira faixa de tensão de modo comum de 0 a 2 V e amplitude diferencial de 1800 mVPP. O rastreamento adaptativo garante que o canal permaneça inalterado em toda a faixa de tensão do modo comum.
O HD3SS3212 vem com uma variedade de ferramentas e software de suporte, incluindo módulos de avaliação e placas de avaliação para placas de minidock USB tipo C e design de referência com vídeo e suporte de carregamento.
Solução programável Outra maneira de resolver esse problema é usar soluções de ponte de vídeo semipersonalizadas ou personalizadas. No entanto, essas soluções são geralmente focadas em aplicações relativamente estreitas de faixas aplicáveis, com ciclos de desenvolvimento mais longos e maiores custos de engenharia não regular (NRE), ASIC é um típico.
Para preencher a lacuna entre a ponte de vídeo universal e personalizada, as pontes de vídeo exigem uma combinação de flexibilidade de design e ciclos curtos de desenvolvimento de FPGA, bem como funcionalidade de produtos padrão de aplicativos específicos (ASSPs). Para esses recursos, podemos desejar aprender sobre a Placa de avaliação do link mestre LIF-MD6000 da Lattice Semiconductor Crosslink e seu ASSP programável (PASSP) (Figura 3). O CrossLinkIF-MD6000 é fornecido com a placa de avaliação que atua como um IP ocioso no Diamond Design Software of Lattice. Cada PASSP envolve dois blocos rígidos MIPI D-PHY movendo a estrutura do FPGA. Cada bloco MIPI D-PHY tem até quatro canais de dados e um relógio para suporte de transmissão e recepção (TX e RX). O D-PHY transmite em resolução de ultra alta definição de até 4K, com uma taxa de 12 Gb / s. Dois grupos de E / S programáveis suportam uma variedade de interfaces e protocolos, incluindo Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 e MIPI DSI e CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS e OpenLDI.
A estrutura FPGA adjacente inclui 5, 936 LUT, bloco de 180 KB de RAM e 47 KB de RAM distribuída. O LUT é distribuído ao longo do registro dedicado na unidade funcional programável (PFU), usado como o componente básico das funções de lógica, algoritmo, RAM e ROM. A rede de roteamento programável se conecta ao bloco PFU.
O bloco integrado SYSMEM RAM (EBR) do grupo de E / S programável, I2C integrado e MIPI D-PHY integrado são distribuídos entre as colunas PFU. O bloco PFU pode ser configurado com o software de projeto Diamond da Lattice e a fiação de cada projeto.
Os procedimentos de configuração e definição têm uma variedade de ferramentas de suporte e software para seleção. Além de dispositivos de ponte, a placa de avaliação de link mestre LIF-MD6000 também adiciona o conector tipo Mini USB B ao FTDI. Use SPI para adicionar FTDI ao circuito CrossLink, adicione FTDI a dispositivos X03LF usando recursos JTAG e GPIO. Ao mesmo tempo, você também pode navegar por várias demonstrações, informações opcionais da placa de link TX / RX e outras documentações. O kit também inclui duas placas de interface, placas de interface de conexão LIFMD-IOL-EVN SMA IO e uma placa de ligação IO de ramificação. Além disso, a placa de desenvolvimento LIF-MD6000 Raspberry PI inclui um design de referência e CrossLink soft IP para conectar dois sensores de imagem Raspberry PI a uma placa processadora Raspberry PI.
Para simplificar e acelerar o desenvolvimento, a Lattice Semiconductor fornece um módulo IP suave pré-projeto para quatro soluções de ponte de vídeo comuns. A primeira solução mostra como conectar vários sensores de imagem CSI-2 a uma única saída CSI-2 (Figura 4). Esta solução aplica aplicações que incluem um AP no design que não fornece uma interface suficiente que suporte o número de sensores de imagem ou um atraso de processo entre o sensor de imagem e os dados de imagem.
A segunda solução concentra-se na ponte de interface de exibição DSI 1: 2 e 1: 1. Este objetivo de IP está além dos recursos de exibição para requisitos crescentes de largura de banda, enquanto o processador continua a fornecer uma função de interface de alto desempenho. Substituindo os monitores antigos por um novo, você pode reservar uma enorme entrada de AP durante a atualização. Esta ponte também pode estender a saída de uma única fonte para dois monitores DSI em vez de um.
O terceiro exemplo de solução fornece um IP crítico de CMOS para interface MIPI D-PHY ao usar dispositivos LIF-MD6000. Embora o Mipi D-PHY seja inicialmente desenvolvido para lidar com interconexões em smartphones e monitores, muitos processadores e monitores ainda usam interfaces RGB, CMOS ou MIPI D-PHY. Entre o processador com interface RGB e um display com interface MIPI DSI, ou entre a câmera com interface MOS e um processador com interface CSI-2, a solução pode atuar como uma ponte.
A quarta ponte de interface de câmera resolve o problema de incompatibilidade entre o AP e o sensor de imagem inicial. Embora muitos APs agora usem interfaces MIPI CSI-2, alguns sensores de imagem de alta resolução usam formatos de saída sub-LVDS dedicados. Esta ponte resolve a incompatibilidade entre os dois tipos de interface. A ponte também pode ser usada em LVDS, CSI-2, HISPI e outros formatos de conversão mútua.
Resumir Como os designers têm cada vez mais componentes desenvolvidos para equipamentos portáteis móveis para mais aplicações, eles geralmente encontram o dispositivo no sistema que não pode ser conectado diretamente. Às vezes, o tipo ou quantidade de interface no AP não corresponde ao sensor de imagem ou à tela do sistema.
Para algumas aplicações básicas de multiplexador / demultiplexador, interruptores analógicos padrão prontos podem atender à demanda. No entanto, à medida que os projetistas realizam algumas tarefas de bridge mais complexas, como converter interfaces não contrárias, combinar vários streams de vídeo ou dividir streams de vídeo em várias interfaces, as soluções de bridge programáveis baseadas em FPGA têm uma série de vantagens.
Primeiro, essas soluções permitem que você use a entrada existente do dispositivo antigo, mesmo se você usar o sensor de imagem e a interface MIPI da interface MIPI, ela ainda se aplica. Em segundo lugar, por meio da ponte entre vários dispositivos de diferentes interfaces, essas soluções de ponte permitem que você selecione mais componentes.
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