Los desarrolladores de sistemas integrados están utilizando la innovación del procesador móvil, la interfaz estándar MIPI ampliamente aceptada, así como una nueva generación de sensores de imagen y pantallas de bajo costo para construir productos de alto rendimiento y bajo costo, pero aún deben resolver muchos desafíos.
Como mejora rápida del rendimiento, ¿cómo predecir el tipo y la cantidad necesarios para la interfaz requerida? ¿Cómo usar estos procesadores para tener el valor de la pantalla tradicional y / o el sensor de imagen por el valor de la pantalla tradicional y / o el sensor de imagen mientras se usan estos procesadores? ¿Cómo conectar de forma rápida y económica diferentes tipos de interfaces y garantizar que el diseño sea exitoso?
Este artículo presentará el impacto y los problemas de diseño relacionados con la migración a nuevas interfaces y conectará dispositivos nuevos y antiguos, e introducirá algunas soluciones y métodos de aplicación factibles.
Puente nuevo interfaz de video La demanda de la gente de soluciones de puente de video innovadoras de bajo costo está aumentando. Por ejemplo, los diseñadores de sistemas de monitoreo de construcción, drones o cámaras DSLR quieren utilizar la última innovación del procesador de aplicaciones móviles (AP) en caliente. Con este fin, generalmente tienen que convertir las señales de la interfaz de sensor de imagen tradicional patentada a la interfaz de sensor de imagen móvil MIPI CSI-2 empleada en la mayoría de los AP.
Si el diseñador construye la próxima generación de auriculares de realidad virtual (VR), debe convertir un video de una única interfaz MIPI DSI y dividirlo en dos pantallas MIPI DSI. Esto no solo mejora el rendimiento del sistema, sino que también el efecto de inmersión del producto es más fuerte (Figura 1). Si el AP solo proporciona una única interfaz DSI o una de las interfaces disponibles que ya se utilizan específicamente para otras funciones, ¿cómo admitir estas aplicaciones emergentes?
De manera similar, los desarrolladores de soluciones de interfaz hombre-máquina (HMI) o pantallas inteligentes también pueden desear conservar el valor de la enorme inversión en pantallas de grado industrial. Pero haga esto, tienen que recibir la interfaz CSI-2 en el AP móvil desde OpenLDI / LVDS o puente de interfaz dedicado.
A veces, es posible que deba colocar múltiples secuencias de video en una salida de cuadro más grande, creando una percepción profunda o mejorando el sistema de realidad. En este momento, se puede capturar una solución puente ubicada entre el sensor de la cámara y el procesador de imagen a tiempo para capturar múltiples salidas CSI-2 a tiempo y lograr el retraso mínimo. Esto requiere un control de pin universal. Varias transmisiones de video sintético también deben compartir el mismo reloj y, en algunos casos, es posible que se requiera un programa de encendido por separado. Para implementar cada función, debe personalizar las E / S fácilmente.
La aplicación de procesadores móviles MIPI incluso se ha profundizado en las aplicaciones industriales tradicionales, como la fabricación de automóviles. Con el creciente número de equipos electrónicos automotrices y el número de cámaras, el sistema de conducción auxiliar avanzado (ADAS) y las sondas de entretenimiento de información requieren más puente de video.
La cámara se desarrolló originalmente para ayudar al conductor a observar al dar marcha atrás, y ahora el fabricante utiliza la cámara para proporcionar una gama completa de perspectivas del vehículo. Por ejemplo, algunos fabricantes de automóviles están reemplazando el espejo retrovisor con la cámara, lo que reduce la resistencia del aire y mejora la eficiencia del combustible. La solución de puente de video construida por el diseñador permite al fabricante resumir los datos de múltiples sensores de imagen y transmitirlos a través de una única interfaz CSI-2 al AP.
Interruptor universal Para resolver la demanda de la solución de puente básica, el diseñador generalmente utiliza interruptores universales. El HD3SS 3212 de Texas Instruments es un ejemplo típico de un conmutador pasivo multiplexor / demultiplexor universal de 2 canales para transmitir señales entre dos posiciones en la placa (Fig. 2). El dispositivo es compatible con los estándares MIPI DSI / CSI, FPDLINKII, LVDS y PCIe Gen IIII que admiten velocidades de datos de hasta 10 Gbps.
Los diseñadores pueden usar el dispositivo para cualquier aplicación de interfaz que requiera un rango de voltaje de modo común de 0 a 2 V y una amplitud diferencial de 1800 mVPP. El seguimiento adaptativo asegura que el canal permanezca sin cambios en todo el rango de voltaje de modo común.
El HD3SS3212 viene con una variedad de herramientas y software de soporte, incluidos módulos de evaluación y placas de evaluación para placas de minidock USB tipo C, y diseño de referencia con soporte de video y carga.
Solución programable Otra forma de resolver este problema es utilizar soluciones de puente de video personalizadas o semi personalizadas. Sin embargo, estas soluciones generalmente se enfocan en rangos aplicables de aplicaciones relativamente estrechas, con ciclos de desarrollo más largos y costos de ingeniería no regulares (NRE) más altos, ASIC es típico.
Para compensar la brecha entre el puente de video universal y personalizado, los puentes de video requieren una combinación de flexibilidad de diseño y ciclos cortos de desarrollo de FPGA, así como la funcionalidad de productos estándar de aplicación específica (ASSP). Para estas características, es posible que deseemos aprender sobre la placa de evaluación de enlace maestro Lattice Semiconductor Crosslink LIF-MD6000 y su ASSP programable (PASSP) (Figura 3). CrossLinkIF-MD6000 se proporciona con la placa de evaluación que actúa como IP inactiva en el software Diamond Design de Lattice. Cada PASSP rodea dos bloques duros MIPI D-PHY moviendo la estructura FPGA. Cada bloque MIPI D-PHY tiene hasta cuatro canales de datos y un reloj para soportar la transmisión y recepción (TX y RX). D-PHY transmite una resolución de ultra alta definición de hasta 4K, con una velocidad de 12 Gb / s. Dos grupos de E / S programables admiten una variedad de interfaces y protocolos, incluidos Mipi D-PHY, MIPI CSI-2 y MIPI DSI, y CMOS, RGB, MIPI DPI, MIPI DBI, SUBLVDS, SLVS, LVDS y OpenLDI.
La estructura de FPGA adyacente incluye 5, 936 LUT, 180 KB de RAM en bloque y 47 KB de RAM distribuida. La LUT se distribuye a lo largo del registro dedicado en la unidad funcional programable (PFU), que se utiliza como componente básico de las funciones de lógica, algoritmografía, RAM y ROM. La red de enrutamiento programable se conecta al bloque PFU.
La RAM de bloque embebido SYSMEM (EBR) del grupo de E / S programable, I2C embebido y MIPI D-PHY embebido se distribuyen entre columnas PFU. El bloque PFU se puede configurar con el software de diseño Diamond de Lattice y cablear cada diseño.
Los procedimientos de configuración y configuración tienen una variedad de herramientas de soporte y software para su selección. Además de los dispositivos puente, la placa de evaluación Master Link LIF-MD6000 también agrega el conector tipo Mini USB B al FTDI. Use SPI para agregar FTDI al circuito CrossLink, agregue FTDI a dispositivos X03LF usando recursos JTAG y GPIO. Al mismo tiempo, también puede explorar varias demostraciones, información de la placa de enlace TX / RX opcional y otra documentación. El kit también incluye dos placas de interfaz, placas de interfaz de conexión de E / S LIFMD-IOL-EVN SMA y una placa de enlace de E / S de ramificación. Además, la placa de desarrollo LIF-MD6000 Raspberry PI incluye un diseño de referencia e IP suave CrossLink para conectar dos sensores de imagen Raspberry PI a una placa de procesador Raspberry PI.
Para simplificar y acelerar el desarrollo, Lattice Semiconductor proporciona un módulo IP suave prediseñado para cuatro soluciones de puente de video comunes. La primera solución que muestra cómo conectar varios sensores de imagen CSI-2 a una única salida CSI-2 (Figura 4). Esta solución aplica aplicaciones que incluyen un AP en el diseño que no proporciona una interfaz suficiente que admita la cantidad de sensores de imagen, o un retraso en el proceso entre el sensor de imagen y los datos de imagen.
La segunda solución se centra en el puente de interfaz de pantalla DSI 1: 2 y 1: 1. Este objetivo de IP está más allá de las capacidades de visualización para los requisitos crecientes de ancho de banda, mientras que el procesador continúa proporcionando una función de interfaz de alto rendimiento. Al reemplazar las pantallas antiguas por una nueva, puede reservar una entrada de AP enorme durante la actualización. Este puente también puede extender la salida de una sola fuente a dos pantallas DSI en lugar de una.
La tercera solución de ejemplo proporciona una IP crítica de CMOS a la interfaz MIPI D-PHY cuando se utilizan dispositivos LIF-MD6000. Aunque Mipi D-PHY se desarrolló inicialmente para abordar las interconexiones en teléfonos inteligentes y pantallas, muchos procesadores y pantallas ahora todavía utilizan interfaces RGB, CMOS o MIPI D-PHY. Entre el procesador con la interfaz RGB y una pantalla con la interfaz MIPI DSI, o entre la cámara con la interfaz MOS y un procesador con la interfaz CSI-2, la solución puede actuar como un puente.
El cuarto puente de interfaz de cámara resuelve el problema de la falta de coincidencia entre el AP y el sensor de imagen inicial. Aunque muchos AP ahora usan interfaces MIPI CSI-2, algunos sensores de imagen de alta resolución usan formatos de salida dedicados sub-LVDS. Este puente resuelve la incompatibilidad entre los dos tipos de interfaz. El puente también se puede utilizar en LVDS, CSI-2, HISPI y otros formatos de conversión mutua.
Resumen A medida que los diseñadores tienen cada vez más componentes desarrollados para equipos portátiles de mano para más aplicaciones, a menudo encuentran el dispositivo en el sistema que no se puede conectar directamente. A veces, el tipo de interfaz o la cantidad en el AP no coincide con el sensor de imagen o la pantalla del sistema.
Para algunas aplicaciones básicas de multiplexor / demultiplexor, los conmutadores analógicos estándar listos para usar pueden satisfacer la demanda. Sin embargo, dado que los diseñadores realizan algunas tareas de puente más complejas, como convertir interfaces incontrolables, combinar múltiples secuencias de video o dividir secuencias de video en múltiples interfaces, las soluciones de puentes programables basadas en FPGA tienen una serie de ventajas.
Primero, estas soluciones le permiten usar la entrada existente del dispositivo anterior, incluso si usa el sensor de imagen y la interfaz MIPI de la interfaz MIPI, todavía se aplica. En segundo lugar, a través del puente entre varios dispositivos de diferentes interfaces, estas soluciones de puente le permiten seleccionar más componentes.
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