يستخدم مطورو الأنظمة المضمنة ابتكار المعالج المحمول ، وواجهة MIPI القياسية المقبولة على نطاق واسع ، بالإضافة إلى جيل جديد من أجهزة استشعار وشاشات الصور منخفضة التكلفة لبناء منتجات عالية الأداء منخفضة التكلفة ، ولكن لا تزال بحاجة إلى حل العديد من التحديات.
مع التحسن السريع في الأداء ، كيف يمكن التنبؤ بالنوع والكمية المطلوبة للواجهة المطلوبة؟ كيف تستخدم هذه المعالجات للحصول على قيمة العرض التقليدي و / أو مستشعر الصورة لقيمة العرض التقليدي و / أو مستشعر الصورة أثناء استخدام هذه المعالجات؟ كيف تعمل الجسور بسرعة منخفضة التكلفة على أنواع مختلفة من الواجهات لضمان نجاح التصميم؟
ستعرض هذه المقالة التأثير ومشكلات التصميم المتعلقة بالانتقال إلى واجهات جديدة وربط الأجهزة الجديدة والقديمة ، وتقديم بعض الحلول الممكنة وطرق التطبيق.
جسر واجهة الفيديو الجديدة يتزايد طلب الناس على حلول جسور الفيديو المبتكرة منخفضة التكلفة. على سبيل المثال ، يرغب مصممو أنظمة المراقبة أو الطائرات بدون طيار أو كاميرات DSLR في استخدام أحدث ابتكارات معالج تطبيقات الهاتف المحمول (AP). ولتحقيق هذه الغاية ، يتعين عليهم عادةً تحويل الإشارات من واجهة مستشعر الصور التقليدية الخاصة إلى واجهة مستشعر الصور MIPI CSI-2 المتنقلة المستخدمة في معظم نقاط الوصول.
إذا قام المصمم ببناء الجيل التالي من سماعات الواقع الافتراضي (VR) ، فأنت بحاجة إلى تحويل مقطع فيديو من واجهة MIPI DSI واحدة وتقسيمه إلى شاشتين MIPI DSI. هذا لا يحسن أداء النظام فحسب ، بل أيضًا تأثير غمر المنتج أقوى (الشكل 1). إذا كان AP يوفر فقط واجهة DSI واحدة أو واحدة من الواجهات المتاحة المستخدمة بالفعل على وجه التحديد لميزات أخرى ، كيف يمكن دعم هذه التطبيقات الناشئة؟
وبالمثل ، قد يرغب مطورو حلول واجهة الإنسان والآلة (HMI) أو شاشات العرض الذكية أيضًا في الاحتفاظ بقيمة الاستثمار الضخم في شاشات العرض الصناعية. لكن عند القيام بذلك ، يتعين عليهم تلقي واجهة CSI-2 على AP المحمول من OpenLDI / LVDS أو جسر الواجهة المخصص.
في بعض الأحيان ، قد تحتاج إلى وضع تدفقات فيديو متعددة لإخراج إطار أكبر ، مما يؤدي إلى إنشاء تصور عميق أو تحسين نظام الواقع. في هذا الوقت ، يمكن التقاط حل تجسير يقع بين مستشعر الكاميرا ومعالج الصور في الوقت المناسب لالتقاط مخرجات CSI-2 متعددة في الوقت المناسب وتحقيق الحد الأدنى من التأخير. هذا يتطلب تحكم دبوس عالمي. تحتاج أيضًا تدفقات الفيديو الاصطناعية المتعددة إلى مشاركة نفس الساعة ، وفي بعض الحالات ، قد يلزم وجود برنامج منفصل للطاقة. لتنفيذ كل وظيفة ، يجب تخصيص الإدخال / الإخراج بسهولة.
حتى أن تطبيق معالجات MIPI المتنقلة تعمق في التطبيقات الصناعية التقليدية ، مثل تصنيع السيارات. مع العدد المتزايد من المعدات الإلكترونية للسيارات وعدد الكاميرات ، يتطلب نظام القيادة المساعدة المتقدم (ADAS) وسوناردس الترفيه المعلوماتي المزيد من جسر الفيديو.
تم تطوير الكاميرا في الأصل لمساعدة السائق على الملاحظة عند الرجوع إلى الخلف ، والآن تستخدم الشركة المصنعة الكاميرا لتوفير مجموعة كاملة من منظورات السيارة. على سبيل المثال ، يقوم بعض مصنعي السيارات باستبدال المرآة الخلفية بالكاميرا ، وبالتالي تقليل مقاومة الهواء وتحسين كفاءة استهلاك الوقود. يمكّن حل جسر الفيديو الذي أنشأه المصمم الشركة المصنعة من تلخيص بيانات مستشعرات الصور المتعددة ونقلها عبر واجهة CSI-2 واحدة إلى نقطة الوصول.
مفتاح عالمي من أجل حل الطلب على حل الجسر الأساسي ، يستخدم المصمم بشكل عام مفاتيح التبديل العامة. يعد HD3SS 3212 الخاص بـ Texas Instruments مثالًا نموذجيًا لمفتاح سلبي عالمي متعدد الإرسال / مزيل تعدد الإرسال ثنائي القناة لنقل الإشارات بين موضعين على اللوحة (الشكل. 2). الجهاز متوافق مع معايير MIPI DSI / CSI و FPDLINKII و LVDS و PCIe Gen IIII التي تدعم معدلات بيانات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية.
يمكن للمصممين استخدام الجهاز في أي تطبيقات واجهة تتطلب نطاق جهد للوضع العام من 0 إلى 2 فولت وسعة تفاضلية 1800 mVPP. يضمن التتبع التكيفي بقاء القناة دون تغيير طوال نطاق الجهد للوضع الشائع.
يأتي HD3SS3212 مزودًا بمجموعة متنوعة من الأدوات وبرامج الدعم ، بما في ذلك وحدات التقييم ولوحات التقييم للوحات minidock USB من النوع C ، والتصميم المرجعي مع دعم الفيديو والشحن.
حل قابل للبرمجة هناك طريقة أخرى لحل هذه المشكلة وهي استخدام حلول جسر الفيديو شبه المخصصة أو المخصصة. ومع ذلك ، تركز هذه الحلول عادةً على نطاقات قابلة للتطبيق تطبيقات ضيقة نسبيًا ، مع دورات تطوير أطول وتكاليف هندسة غير منتظمة أعلى (NRE) ، ASIC نموذجي.
من أجل سد الفجوة بين جسر الفيديو العالمي والمخصص ، تتطلب جسور الفيديو مزيجًا من مرونة التصميم ودورات تطوير FPGA القصيرة ، بالإضافة إلى وظائف المنتجات القياسية للتطبيق المحدد (ASSPs). بالنسبة لهذه الميزات ، قد نرغب في التعرف على مجلس تقييم Lattice Semiconductor Crosslink LIF-MD6000 Master Link و ASSP (PASSP) القابل للبرمجة (الشكل 3). يتم توفير CrossLinkIF-MD6000 مع لوحة التقييم التي تعمل كعنوان IP خامل في برنامج التصميم الماسي لـ Lattice. يحيط كل PASSP كتلتين صلبتين MIPI D-PHY عن طريق تحريك هيكل FPGA. تحتوي كل كتلة MIPI D-PHY على ما يصل إلى أربع قنوات بيانات وساعة لدعم الإرسال والاستقبال (TX و RX). ينقل D-PHY دقة تصل إلى 4K فائقة الوضوح ، بمعدل 12 جيجابت / ثانية. تدعم مجموعتان من الإدخال / الإخراج القابلة للبرمجة مجموعة متنوعة من الواجهات والبروتوكولات ، بما في ذلك Mipi D-PHY و MIPI CSI-2 و MIPI DSI و CMOS و RGB و MIPI DPI و MIPI DBI و SUBLVDS و SLVS و LVDS و OpenLDI.
يتضمن هيكل FPGA المجاور 5 و 936 LUT و 180 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي و 47 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي الموزعة. يتم توزيع LUT على طول السجل المخصص في الوحدة الوظيفية القابلة للبرمجة (PFU) ، والتي تُستخدم كمكون أساسي لوظائف المنطق والخوارزمية وذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة القراءة فقط. تتصل شبكة التوجيه القابلة للبرمجة بكتلة PFU.
تنتشر ذاكرة الوصول العشوائي للكتلة المدمجة SYSMEM (EBR) لمجموعة الإدخال / الإخراج القابلة للبرمجة و I2C المضمنة و MIPI D-PHY المضمنة بين أعمدة PFU. يمكن تكوين كتلة PFU باستخدام برنامج التصميم الماسي لـ Lattice وتوصيل الأسلاك لكل تصميم.
تحتوي إجراءات التكوين والإعداد على مجموعة متنوعة من أدوات وبرامج الدعم للاختيار. بالإضافة إلى أجهزة الجسر ، تضيف لوحة تقييم LIF-MD6000 Master Link أيضًا موصل Mini USB B من النوع إلى FTDI. استخدم SPI لإضافة FTDI إلى دائرة CrossLink ، أضف FTDI إلى أجهزة X03LF باستخدام موارد JTAG و GPIO. في الوقت نفسه ، يمكنك أيضًا تصفح العديد من العروض التوضيحية ومعلومات لوحة ارتباط TX / RX الاختيارية وغيرها من الوثائق. تشتمل المجموعة أيضًا على لوحين للواجهة ، LIFMD-IOL-EVN SMA IO ولوحة ارتباط IO متفرعة. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل لوحة تطوير LIF-MD6000 Raspberry PI على تصميم مرجعي و CrossLink soft IP لتوصيل جهازي استشعار صورة Raspberry PI بلوحة معالج Raspberry PI.
لتبسيط وتسريع التطوير ، توفر Lattice Semiconductor وحدة IP لينة مصممة مسبقًا لأربعة حلول لجسور الفيديو الشائعة. الحل الأول الذي يوضح كيفية ربط عدة مستشعرات صورة CSI-2 بإخراج CSI-2 واحد (الشكل 4). ينطبق هذا الحل على تطبيقات تتضمن AP في التصميم لا توفر واجهة كافية تدعم عدد مستشعرات الصورة ، أو تأخير العملية بين مستشعر الصورة وبيانات التصوير.
الحل الثاني يركز على جسر واجهة عرض DSI 1: 2 و 1: 1. يتجاوز هدف IP هذا قدرات العرض لمتطلبات النطاق الترددي المتزايدة ، بينما يستمر المعالج في توفير وظيفة واجهة عالية الأداء. من خلال استبدال الشاشات القديمة بشاشة جديدة ، يمكنك حجز مدخلات ضخمة من AP أثناء الترقية. يمكن لهذا الجسر أيضًا توسيع إخراج مصدر واحد إلى شاشتي DSI بدلاً من عرض واحد.
يوفر الحل المثال الثالث عنوان IP هامًا لـ CMOS لواجهة MIPI D-PHY عند استخدام أجهزة LIF-MD6000. على الرغم من تطوير Mipi D-PHY مبدئيًا لمعالجة الترابط في الهواتف الذكية والشاشات ، إلا أن العديد من المعالجات والشاشات لا تزال تستخدم الآن واجهات RGB أو CMOS أو MIPI D-PHY. بين المعالج بواجهة RGB وشاشة مع واجهة MIPI DSI ، أو بين الكاميرا بواجهة MOS والمعالج بواجهة CSI-2 ، يمكن أن يعمل الحل كجسر.
يعمل جسر واجهة الكاميرا الرابع على حل مشكلة عدم التطابق بين نقطة الوصول ومستشعر الصورة المبكر. على الرغم من أن العديد من نقاط الوصول تستخدم الآن واجهات MIPI CSI-2 ، إلا أن بعض مستشعرات الصور عالية الدقة تستخدم تنسيقات إخراج فرعية مخصصة لـ LVDS. هذا الجسر يحل عدم التوافق بين نوعي الواجهة. يمكن أيضًا استخدام الجسر في LVDS و CSI-2 و HISPI وتنسيقات أخرى للتحويل المتبادل.
تلخيص نظرًا لأن المصممين لديهم المزيد والمزيد من المكونات المطورة للمعدات المحمولة باليد لمزيد من التطبيقات ، فإنهم غالبًا ما يواجهون الجهاز في النظام الذي لا يمكن توصيله بشكل مباشر. في بعض الأحيان ، لا يتطابق نوع الواجهة أو الكمية الموجودة على نقطة الوصول مع مستشعر الصورة أو عرض النظام.
بالنسبة لبعض تطبيقات معدد الإرسال / مزيل تعدد الإرسال الأساسي ، قد تلبي المفاتيح التناظرية القياسية الجاهزة الطلب. ومع ذلك ، نظرًا لأن المصممين يقومون ببعض مهام الجسر الأكثر تعقيدًا ، مثل تحويل الواجهات غير المتبادلة ، أو الجمع بين تدفقات الفيديو المتعددة ، أو تقسيم تدفقات الفيديو إلى واجهات متعددة ، فإن حلول الجسر القابلة للبرمجة القائمة على FPGA لها عدد من المزايا.
أولاً ، تتيح لك هذه الحلول استخدام المدخلات الحالية للجهاز القديم ، حتى إذا كنت تستخدم مستشعر الصور وواجهة MIPI لواجهة MIPI ، فإنها لا تزال سارية. ثانيًا ، من خلال الربط بين أجهزة متعددة لواجهات مختلفة ، تتيح لك حلول الجسر هذه تحديد المزيد من المكونات.
لدينا غيرها من المنتجات:
