嵌入式系統開發商正在利用移動處理器的創新、廣泛接受的 MIPI 標準接口，以及新一代低成本圖像傳感器和顯示器來構建高性能低成本產品，但仍需要解決許多挑戰。
隨著性能的快速提升，如何預測所需接口的類型和數量？ 在使用這些處理器時，如何使用這些處理器來獲得傳統顯示器和/或圖像傳感器的價值？ 如何快速、低成本地橋接不同的接口類型，確保設計成功？
本文將介紹遷移到新接口和橋接新舊設備相關的影響和設計問題，並介紹一些可行的解決方案和應用方法。
橋接新的視頻接口 人們對創新的低成本視頻橋接解決方案的需求正在增加。 例如，構建監控系統、無人機或數碼單反相機的設計人員都希望使用最新創新的熱門移動應用處理器 (AP)。 為此，他們通常必須將信號從專有的傳統圖像傳感器接口轉換為大多數 AP 上使用的移動 MIPI CSI-2 圖像傳感器接口。
如果設計師構建下一代虛擬現實 (VR) 耳機，則需要將來自單個 MIPI DSI 接口的視頻轉換為兩個 MIPI DSI 顯示器。 這不僅提高了系統性能，而且產品沉浸感更強（圖1）。 如果AP只提供單一的DSI接口或已經專門用於其他特性的可用接口之一，如何支持這些新興應用？
同樣，人機界面 (HMI) 解決方案或智能顯示器的開發人員也可能希望保留對工業級顯示器的巨額投資的價值。 但要做到這一點，他們必須從 OpenLDI/LVDS 或專用接口橋接器接收移動 AP 上的 CSI-2 接口。
有時，您可能需要將多個視頻流放到更大的幀輸出中，以創建深度感知或增強現實係統。 此時，可以及時捕捉位於相機傳感器和圖像處理器之間的橋接解決方案，以及時捕捉多個 CSI-2 輸出並實現最小延遲。 這需要通用引腳控制。 多個合成視頻流也需要共享同一個時鐘，在某些情況下，可能需要單獨的上電程序。 要實現每個功能，您需要輕鬆定制 I/O。
MIPI移動處理器的應用甚至已經深入到傳統的工業應用，比如汽車製造。 隨著汽車電子設備和攝像頭數量的不斷增加，高級輔助駕駛系統（ADAS）和信息娛樂聲納需要更多的視頻橋。
攝像頭最初是為了幫助駕駛員在倒車時觀察而開發的，現在製造商使用攝像頭來提供車輛的全方位視角。 例如，一些汽車製造商正在將後視鏡替換為攝像頭，從而降低空氣阻力並提高燃油效率。 設計者構建的視頻橋接解決方案使製造商能夠匯總多個圖像傳感器的數據，並通過單個 CSI-2 接口將其傳輸到 AP。
通用開關為了解決基本橋接方案的需求，設計者一般使用通用開關。 德州儀器 (TI) 的 HD3SS 3212 是通用 2 通道多路復用器/多路分解器無源開關的典型示例，用於在電路板上的兩個位置之間傳輸信號（圖 XNUMX）。 2）。 該器件兼容 MIPI DSI/CSI、FPDLINKII、LVDS 和 PCIe Gen IIII 標準，支持高達 10 Gbps 的數據速率。
設計人員可以將該器件用於需要 0 至 2 V 共模電壓範圍和 1800 mVPP 差分幅度的任何接口應用。 自適應跟踪確保通道在整個共模電壓範圍內保持不變。
HD3SS3212 附帶各種工具和支持軟件，包括用於 USB Type-C 迷你底座板的評估模塊和評估板，以及支持視頻和充電的參考設計。
可編程解決方案解決此問題的另一種方法是使用半定製或定制的視頻橋接解決方案。 然而，這些解決方案通常側重於適用範圍相對較窄的應用，具有較長的開發週期和較高的非正規工程（NRE）成本，ASIC 是一個典型。
為了彌補通用和定制視頻橋之間的差距，視頻橋需要結合設計靈活性和較短的 FPGA 開發週期，以及特定應用標準產品 (ASSP) 的功能。 對於這些功能，我們不妨了解一下萊迪思半導體 Crosslink LIF-MD6000 主鏈路評估板及其可編程 ASSP (PASSP)（圖 3）。 CrossLinkIF-MD6000 附帶評估板，在萊迪思的 Diamond 設計軟件中充當空閒 IP。 每個 PASSP 通過移動 FPGA 結構圍繞著兩個 MIPI D-PHY 硬塊。 每個 MIPI D-PHY 模塊最多有四個數據通道和一個時鐘，用於支持傳輸和接收（TX 和 RX）。 D-PHY 傳輸高達 4K 超高清分辨率，速率為 12 Gb/s。 兩組可編程 I/O 支持多種接口和協議，包括 Mipi D-PHY、MIPI CSI-2 和 MIPI DSI，以及 CMOS、RGB、MIPI DPI、MIPI DBI、SUBLVDS、SLVS、LVDS 和 OpenLDI。
相鄰的 FPGA 結構包括 5 個、936 個 LUT、180 KB 的塊 RAM 和 47 KB 的分佈式 RAM。 LUT 沿可編程功能單元 (PFU) 中的專用寄存器分佈，用作邏輯、算法、RAM 和 ROM 功能的基本組件。 可編程路由網絡連接到 PFU 模塊。
可編程 I/O 組的 SYSMEM 嵌入式塊 RAM (EBR)、嵌入式 I2C 和嵌入式 MIPI D-PHY 分佈在 PFU 列之間。 PFU 模塊可以使用萊迪思的 Diamond 設計軟件進行配置，並對每個設計進行佈線。
配置和設置程序有多種支持工具和軟件可供選擇。 除了橋接設備，LIF-MD6000 主鏈路評估板還為 FTDI 添加了 Mini USB B 型連接器。 使用 SPI 將 FTDI 添加到 CrossLink 電路，使用 JTAG 和 GPIO 資源將 FTDI 添加到 X03LF 設備。 同時，您還可以瀏覽多個演示、可選的 TX/RX 鏈接板信息和其他文檔。 該套件還包括兩個接口板，LIFMD-IOL-EVN SMA IO 連接接口板和一個分支 IO 鏈路板。 此外，LIF-MD6000 Raspberry PI 開發板包括參考設計和 CrossLink 軟 IP，用於將兩個 Raspberry PI 圖像傳感器連接到 Raspberry PI 處理器板。
為了簡化和加速開發，萊迪思半導體為四種常見的視頻橋接解決方案提供了預設計軟 IP 模塊。 第一個解決方案展示瞭如何將多個 CSI-2 圖像傳感器橋接到單個 CSI-2 輸出（圖 4）。 該解決方案適用的應用包括設計中的 AP 沒有提供足夠的接口來支持圖像傳感器的數量，或者圖像傳感器和圖像數據之間的處理延遲。
第二種方案側重於1:2和1:1 DSI顯示接口橋接。 這個 IP 目標超出了不斷上升的帶寬要求的顯示能力，同時處理器繼續提供高性能接口功能。 通過將舊顯示器更換為新顯示器，您可以在升級時保留大量 AP 輸入。 該橋接器還可以將單個源的輸出擴展到兩個 DSI 顯示器而不是一個。
第三個示例解決方案在使用 LIF-MD6000 設備時提供了 CMOS 到 MIPI D-PHY 接口的關鍵 IP。 儘管 Mipi D-PHY 最初是為解決智能手機和顯示器中的互連而開發的，但許多處理器和顯示器現在仍在使用 RGB、CMOS 或 MIPI D-PHY 接口。 在RGB接口的處理器和MIPI DSI接口的顯示器之間，或者在MOS接口的攝像頭和CSI-2接口的處理器之間，該解決方案可以充當橋樑。
第四個相機接口橋接器解決了AP與早期圖像傳感器不匹配的問題。 儘管現在許多 AP 使用 MIPI CSI-2 接口，但一些高分辨率圖像傳感器使用專用的 sub-LVDS 輸出格式。 這個橋接解決了兩種接口類型不兼容的問題。 該橋接器還可用於LVDS、CSI-2、HISPI等格式的相互轉換。
總結 隨著設計人員為移動手持設備開發的組件越來越多，應用範圍越來越廣，他們經常會遇到系統中無法直接連接的設備。 有時 AP 上的接口類型或數量與系統的圖像傳感器或顯示器不匹配。
對於一些基本的複用器/解復用器應用，現成的標準模擬開關可以滿足需求。 然而，隨著設計人員執行一些更複雜的橋接任務，例如轉換無爭議的接口、組合多個視頻流或將視頻流拆分為多個接口，基於 FPGA 的可編程橋接解決方案具有許多優勢。
首先，這些解決方案允許你使用舊設備的現有輸入，即使你使用圖像傳感器和MIPI接口的MIPI接口，它仍然適用。 其次，通過不同接口的多個設備之間的橋接，這些橋接解決方案讓您可以選擇更多的組件。
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