全新的CROSSLINK解決方案應(yīng)用實(shí)例

　　引言

　　大約九個(gè)月前，萊迪思半導(dǎo)體推出了一款創(chuàng)新的視頻橋接解決方案，能夠幫助設(shè)計(jì)工程師充分發(fā)揮最新一代的處理器、顯示屏和傳感器的性能。這款新器件叫作CrossLink?，可為設(shè)計(jì)工程師提供開發(fā)高性能、低功耗和小尺寸橋接解決方案的全新途徑，滿足當(dāng)今快速變化的I/O需求。

　　CrossLink器件定義了一類全新的可編程專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(pASSP?)，它將現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的靈活性和快速上市優(yōu)勢(shì)與ASSP優(yōu)化的功耗和功能優(yōu)勢(shì)相結(jié)合。吸引力是顯而易見的。這款全新的器件可實(shí)現(xiàn)業(yè)界最快的MIPI D-PHY橋接解決方案，支持高達(dá)4K UHD的分辨率和12 Gbps帶寬。同時(shí)，它還提供適用于移動(dòng)應(yīng)用的6 mm2封裝，實(shí)現(xiàn)低功耗工作。CrossLink器件為設(shè)計(jì)工程師提供極具吸引力和性價(jià)比的解決方案來橋接不同的視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，以充分利用當(dāng)代移動(dòng)處理器的創(chuàng)新技術(shù)，將設(shè)計(jì)遷移到MIPI標(biāo)準(zhǔn)接口，并仍然保留對(duì)傳統(tǒng)傳感器和/或顯示屏的投資。

　　去年9月，萊迪思還為CrossLink橋接產(chǎn)品系列添加了適用于汽車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和車載信息娛樂應(yīng)用的新成員。隨著汽車制造商不斷集成更多低成本圖像傳感器和顯示屏以滿足不斷增長(zhǎng)的技術(shù)要求，這就需要解決傳感器、顯示屏和應(yīng)用處理器之間的接口不匹配的問題。CrossLink器件能夠幫助制造商在滿足上述需求的同時(shí)，縮減總體成本、功耗和尺寸。

　　萊迪思工程師依托客戶反饋，致力于為最常用的移動(dòng)、攝像頭、顯示屏和傳統(tǒng)接口提供CrossLink橋接解決方案。pASSP具備由移動(dòng)FPGA架構(gòu)圍繞的兩個(gè)MIPI D-PHY硬件塊。器件的可編程I/O支持各種常用接口，包括MIPI D-PHY、MIPI CSI-2、MIPI DSI、CMOS、RGB、MIPI DPI、MIPI DBI、subLVDS、SLVS、LVDS和OpenLDI。

　　CrossLink器件框圖

　　典型的早期應(yīng)用是MIPI CSI-2、MIPI DSI、RGB、CMOS、OpenLDI、LVDS和SLVS接口的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換以及圖像傳感器、應(yīng)用處理器和顯示屏上的多個(gè)接口的合并或拆分。隨著潛在客戶對(duì)CrossLink器件的了解進(jìn)一步深入，他們開始與萊迪思進(jìn)行接洽以解決置換系統(tǒng)中原有功能時(shí)發(fā)生的問題。在大多數(shù)上述應(yīng)用中沒有可用的橋接解決方案，并且應(yīng)用面太狹窄，開發(fā)獨(dú)立ASSP性價(jià)比太低?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)工程師可利用CrossLink器件的可編程性開發(fā)從未考慮過的全新解決方案。此外，Crosslink器件的強(qiáng)大可編程性使得開發(fā)工程師能夠?qū)崿F(xiàn)全新的應(yīng)用。

　　全新的視頻橋接解決方案

　　2017年2月21日，萊迪思推出了適用于Crosslink器件的五款全新應(yīng)用，進(jìn)一步突出該器件的靈活性，適用于快速發(fā)展的視頻橋接市場(chǎng)。其中三款是全新的視頻橋接解決方案，兩款是傳統(tǒng)的接口轉(zhuǎn)換解決方案。

　　全新的橋接IP

　　CSI-2中繼器

　　這款全新的IP適用于多種應(yīng)用。在較大型的系統(tǒng)中，圖像傳感器的輸出信號(hào)可能在系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸時(shí)發(fā)生衰減。通常情況下，信號(hào)從模塊通過線纜到達(dá)連接器并穿過PCB。隨著系統(tǒng)尺寸的增長(zhǎng)，高速、低功率信號(hào)可能會(huì)快速衰減。在本實(shí)例中，中繼器將在連接器之后獲取信號(hào)，清除信號(hào)，并重新生成信號(hào)到PCB板(如圖所示)。

　　1進(jìn)1出的MIPI CSI-2顯示接口橋接

　　CrossLink的中繼器功能使得設(shè)計(jì)工程師能夠更輕松地將CSI-2攝像頭集成到更大型的系統(tǒng)中。在圖像傳感器與應(yīng)用處理器之間的分包和時(shí)序存在問題的應(yīng)用中，中繼器也能發(fā)揮作用。在某些情況下，設(shè)計(jì)工程師需要在處理器接受數(shù)據(jù)之前重做或重新組織一些數(shù)據(jù)包。

　　另外，一些攝像頭在視頻幀的活動(dòng)像素區(qū)域外還有額外的像素。這類系統(tǒng)有時(shí)候可以用于在圖像到達(dá)應(yīng)用處理器之前進(jìn)行裁剪或縮放。使用萊迪思的CrossLink器件中的FPGA架構(gòu)，設(shè)計(jì)工程師可以對(duì)CSI-2中繼器進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)以高的粒度執(zhí)行此類功能。

　　CSI-2分離器

　　在一些移動(dòng)設(shè)備、無人機(jī)和具備機(jī)器視覺功能的汽車應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師需要將來自一個(gè)CSI-2攝像頭的輸出發(fā)送到兩個(gè)處理器。該CSI-2分離器IP可在采用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用處理器和圖像或機(jī)器視覺輔助處理器的系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用(如圖所示)。

　　1進(jìn)2出的MIPI CSI-2攝像頭分路器橋接

　　通過將CSI-2信號(hào)分離傳輸?shù)礁鱾€(gè)處理器，應(yīng)用處理器可以直接在監(jiān)視器上顯示圖像數(shù)據(jù)或參與用戶交互功能，而專用處理器可以使用相同的數(shù)據(jù)為高端應(yīng)用執(zhí)行分析或圖像增強(qiáng)功能。

　　4:1 CSI-2到CSI-2多路復(fù)用/合并

　　越來越多的應(yīng)用開始采用更多攝像頭。當(dāng)前的汽車和無人機(jī)設(shè)計(jì)通常采用四個(gè)攝像頭。 隨著攝像頭數(shù)量的增加，設(shè)計(jì)工程師需要從四個(gè)圖像傳感器獲取輸出，并將四個(gè)圖像傳感器中的兩個(gè)合并為單個(gè)CSI-2輸出。憑借CrossLink器件，設(shè)計(jì)工程師可以使用一個(gè)GPIO引腳在他們希望使用的兩個(gè)攝像頭之間進(jìn)行切換。

　　4:1 CSI-2到CSI-2多路復(fù)用/合并

　　升級(jí)的IP

　　上述三款全新的IP可幫助設(shè)計(jì)工程師使用CrossLink器件來更好地管理帶寬，而萊迪思還將繼續(xù)壯大用于格式轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)橋接解決方案系列。

　　2:2 LVDS到MIPI DSI橋接

　　首先要介紹的是全新的2:2 LVDS/FPD-Link/OpenLDI到MIPI DSI的橋接。對(duì)于帶寬需求迅速增長(zhǎng)的應(yīng)用而言，例如VR頭盔、車載信息娛樂系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用，設(shè)計(jì)工程師需要支持更高分辨率的移動(dòng)顯示屏。這款全新的IP使得設(shè)計(jì)工程師能夠?qū)㈦p路LVDS接口轉(zhuǎn)換為兩個(gè)MIPI DSI輸出。該功能使設(shè)計(jì)工程師能夠靈活地在設(shè)計(jì)中使用一個(gè)高分辨率或兩個(gè)低分辨率顯示屏。

　　2:2 LVDS到MIPI DSI橋接

　　300 MHz CMOS到MIPI DSI/CSI橋接

　　目前，用于投影儀、VR/AR、視頻會(huì)議、機(jī)頂盒以及車載信息娛樂系統(tǒng)等應(yīng)用的一些現(xiàn)有解決方案采用性能很好的處理器和攝像頭，但在實(shí)際應(yīng)用中受到諸多限制，因?yàn)樗鼈儍H支持高速率(300MHz)CMOS總線。例如，某些器件具有一個(gè)CMOS或RGB接口，可以在高達(dá)300MHz的頻率下工作，但必須進(jìn)行升級(jí)才能支持CSI-2。同樣，一些處理器不支持300MHz CMOS，但可以支持DSI或CSI-2。這款橋接解決方案能夠讓設(shè)計(jì)工程師將接口橋接至MIPI DSI顯示屏或CSI-2攝像頭，支持高達(dá)4K的分辨率。

　　300 MHz CMOS到MIPI DSI/CSI橋接

　　開發(fā)支持

　　為了加快開發(fā)進(jìn)度，萊迪思提供CrossLink LIF-MD6000主鏈路板，使得設(shè)計(jì)工程師能夠評(píng)估CrossLink器件。評(píng)估板可以與萊迪思的Diamond設(shè)計(jì)軟件中提供的免費(fèi)CrossLink IP配合使用。

　　主鏈路板

　　套件包括SMA和I/O分線子板，可滿足系統(tǒng)集成需求。LIF-MD6000主鏈路板還包括一個(gè)Mini USB Type-B連接器，用于對(duì)CrossLink器件以及MachXO3 FPGA進(jìn)行編程，MachXO3 FPGA能夠提供額外的GPIO和用于外設(shè)的資源。萊迪思還為Raspberry Pi提供子板。用戶可以通過CrossLink器件將兩個(gè)MIPI CSI-2攝像頭連接到Raspberry Pi處理器。

　　總結(jié)

　　上述解決方案只是全新的CrossLink器件應(yīng)用實(shí)例的一小部分。該器件獨(dú)一無二的可編程性和設(shè)計(jì)靈活性將不斷推動(dòng)創(chuàng)新。設(shè)計(jì)工程師使用CrossLink器件不僅可以直接對(duì)視頻流進(jìn)行操作，而且還可以處理同一設(shè)備中的外設(shè)轉(zhuǎn)換，例如將I2C從設(shè)備轉(zhuǎn)換為多個(gè)I2C主設(shè)備，將I2C從設(shè)備轉(zhuǎn)換為SPI主設(shè)備，或創(chuàng)建I2C寄存器映射以控制用于圖像傳感器觸發(fā)的各種GPIO。這種功能整合可減少系統(tǒng)芯片數(shù)量和成本。

　　傳感器和顯示屏的使用量毫無疑問將繼續(xù)增長(zhǎng)，CrossLink器件大有用武之地，而且在非視頻領(lǐng)域的潛力也不容小覷。在不久的將來，開發(fā)商將會(huì)把應(yīng)用處理器上的CSI-2和DSI端口用作各類數(shù)據(jù)的串行鏈路，例如雷達(dá)、高速ADC和DAC、外設(shè)傳感器和時(shí)間戳。CrossLink器件可以獲取這些非視頻數(shù)據(jù)，將其打包為自定義或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型的MIPI CSI-2和MIPI DSI格式，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用處理器進(jìn)行后期處理。CrossLink器件擁有無限可能!