組み込みシステムの開発者は、モバイルプロセッサの革新、広く受け入れられているMIPI標準インターフェイス、および新世代の低コストのイメージセンサーとディスプレイを使用して、高性能で低コストの製品を構築していますが、それでも多くの課題を解決する必要があります。
パフォーマンスの急速な向上として、必要なインターフェイスに必要なタイプと数量をどのように予測しますか？ これらのプロセッサを使用して、これらのプロセッサを使用して、従来のディスプレイおよび/またはイメージセンサーの値を従来のディスプレイおよび/またはイメージセンサーの値にする方法は？ さまざまなインターフェイスタイプを低コストで迅速にブリッジし、設計を確実に成功させるにはどうすればよいですか？
この記事では、新しいインターフェイスへの移行に関連する影響と設計の問題を紹介し、新旧のデバイスをブリッジし、いくつかの実行可能なソリューションとアプリケーション方法を紹介します。
新しいビデオインターフェイスのブリッジ革新的な低コストのビデオブリッジソリューションに対する人々の需要が高まっています。 たとえば、監視システムの構築、ドローン、DSLRカメラの設計者は、最新の革新的なオンホットモバイルアプリケーションプロセッサ（AP）を使用したいと考えています。 この目的のために、彼らは通常、独自の従来のイメージセンサーインターフェースからほとんどのAPで採用されているモバイルMIPICSI-2イメージセンサーインターフェースに信号を変換する必要があります。
設計者が次世代のバーチャルリアリティ（VR）ヘッドフォンを構築する場合は、単一のMIPI DSIインターフェイスからビデオを変換し、それをXNUMXつのMIPIDSIディスプレイに分割する必要があります。 これにより、システムパフォーマンスが向上するだけでなく、製品の浸漬効果も強化されます（図1）。 APが単一のDSIインターフェイス、または他の機能にすでに特別に使用されている使用可能なインターフェイスのXNUMXつのみを提供する場合、これらの新しいアプリケーションをサポートするにはどうすればよいですか。
同様に、ヒューマンマシンインターフェイス（HMI）ソリューションまたはインテリジェントディスプレイの開発者も、工業用グレードのディスプレイへの巨額の投資の価値を維持したいと考えるかもしれません。 ただし、これを行うには、OpenLDI / LVDSまたは専用インターフェイスブリッジからモバイルAP上のCSI-2インターフェイスを受信する必要があります。
場合によっては、複数のビデオストリームをより大きなフレーム出力に配置して、深い知覚を作成したり、リアリティシステムを強化したりする必要があります。 このとき、カメラセンサーとイメージプロセッサの間にあるブリッジングソリューションを時間内にキャプチャして、複数のCSI-2出力を時間内にキャプチャし、最小の遅延を実現できます。 これには、ユニバーサルピン制御が必要です。 複数の合成ビデオストリームも同じクロックを共有する必要があり、場合によっては、個別の電源投入プログラムが必要になることがあります。 各機能を実装するには、I / Oを簡単にカスタマイズする必要があります。
MIPIモバイルプロセッサのアプリケーションは、自動車製造などの従来の産業用アプリケーションにも深まりました。 自動車用電子機器の数とカメラの数が増えるにつれ、先進運転支援システム（ADAS）と情報エンターテインメントソナードには、より多くのビデオブリッジが必要になります。
このカメラは元々、ドライバーが後進するときに観察できるように開発されましたが、現在、メーカーはカメラを使用して車両のあらゆる視点を提供しています。 たとえば、一部の自動車メーカーは、リアミラーをカメラに交換しているため、空気抵抗が減少し、燃費が向上しています。 設計者が構築したビデオブリッジソリューションにより、製造業者は複数のイメージセンサーのデータを要約し、単一のCSI-2インターフェイスを介してAPに送信できます。
ユニバーサルスイッチ基本的なブリッジソリューションの需要を解決するために、設計者は通常、ユニバーサルスイッチを使用します。 TexasInstrumentsのHD3SS3212は、ボード上の2つの位置間で信号を送信するためのユニバーサルXNUMXチャネルマルチプレクサ/デマルチプレクサパッシブスイッチの典型的な例です（図。 2）。 このデバイスは、MIPI DSI / CSI、FPDLINKII、LVDSと互換性があり、PCIe GenIIII標準は最大10Gbpsのデータレートをサポートします。
設計者は、0〜2Vのコモンモード電圧範囲と1800mVPPの差動振幅を必要とする任意のインターフェイスアプリケーションにこのデバイスを使用できます。 アダプティブトラッキングにより、コモンモード電圧範囲全体でチャネルが変更されないことが保証されます。
HD3SS3212には、USB Type-Cミニドックボード用の評価モジュールと評価ボード、ビデオと充電をサポートするリファレンスデザインなど、さまざまなツールとサポートソフトウェアが付属しています。
プログラム可能なソリューションこの問題を解決する別の方法は、セミカスタムまたはカスタムのビデオブリッジソリューションを使用することです。 ただし、これらのソリューションは通常、適用範囲が比較的狭いアプリケーションに焦点を合わせており、開発サイクルが長く、非正規エンジニアリング（NRE）コストが高いため、ASICが一般的です。
ユニバーサルビデオブリッジとカスタムビデオブリッジの間のギャップを埋めるために、ビデオブリッジには、設計の柔軟性と短いFPGA開発サイクルの組み合わせ、および特定のアプリケーション標準製品（ASSP）の機能が必要です。 これらの機能については、ラティスセミコンダクタークロスリンクLIF-MD6000マスターリンク評価ボードとそのプログラム可能なASSP（PASSP）について学習することをお勧めします（図3）。 CrossLinkIF-MD6000には、LatticeのDiamond DesignSoftwareでアイドルIPとして機能する評価ボードが付属しています。 各PASSPは、FPGA構造を移動することにより、XNUMXつのMIPID-PHYハードブロックを囲みます。 各MIPID-PHYブロックには、最大XNUMXつのデータチャネルと、送受信（TXおよびRX）をサポートするためのクロックがあります。 D-PHYは、最大4Kの超高解像度を12 Gb / sの速度で送信します。 プログラム可能なI / Oの2つのグループは、Mipi D-PHY、MIPI CSI-XNUMX、MIPI DSI、およびCMOS、RGB、MIPI DPI、MIPI DBI、SUBLVDS、SLVS、LVDS、OpenLDIなどのさまざまなインターフェイスとプロトコルをサポートします。
隣接するFPGA構造には、5、936 LUT、180 KBブロックRAM、および47KBの分散RAMが含まれます。 LUTは、プログラム可能機能ユニット（PFU）の専用レジスタに沿って分散され、ロジック、アルゴリズム、RAM、およびROM機能の基本コンポーネントとして使用されます。 プログラム可能なルーティングネットワークは、PFUブロックに接続します。
プログラム可能なI / OグループのSYSMEM組み込みブロックRAM（EBR）、組み込みI2C、および組み込みMIPI D-PHYは、PFU列間に分散されています。 PFUブロックは、LatticeのDiamond設計ソフトウェアを使用して構成し、各設計を配線できます。
構成と設定の手順には、選択用のさまざまなサポートツールとソフトウェアがあります。 LIF-MD6000マスターリンク評価ボードは、ブリッジデバイスに加えて、ミニUSBBタイプのコネクタもFTDIに追加します。 SPIを使用してクロスリンク回路にFTDIを追加し、JTAGおよびGPIOリソースを使用してX03LFデバイスにFTDIを追加します。 同時に、複数のデモンストレーション、オプションのTX / RXリンクボード情報、およびその他のドキュメントを参照することもできます。 このキットには、LIFMD-IOL-EVN SMAIO接続インターフェイスボードと分岐IOリンクボードのXNUMXつのインターフェイスボードも含まれています。 さらに、LIF-MD6000 Raspberry PI開発ボードには、XNUMXつのRaspberryPIイメージセンサーをRaspberryPIプロセッサボードに接続するためのリファレンスデザインとCrossLinkソフトIPが含まれています。
開発を簡素化および加速するために、ラティスセミコンダクターはXNUMXつの一般的なビデオブリッジソリューション用に事前設計されたソフトIPモジュールを提供しています。 複数のCSI-2イメージセンサーを単一のCSI-2出力にブリッジする方法を示す最初のソリューション（図4）。 このソリューションは、イメージセンサーの数、またはイメージセンサーとイメージングデータ間のプロセス遅延をサポートする十分なインターフェイスを提供しない設計のAPを含むアプリケーションを適用します。
1番目のソリューションは、2：1および1：XNUMXDSIディスプレイインターフェイスブリッジに焦点を当てています。 このIPの目的は、増加する帯域幅要件の表示機能を超えていますが、プロセッサは引き続き高性能のインターフェイス機能を提供します。 古いディスプレイを新しいディスプレイに交換することで、アップグレード中に膨大なAP入力を予約できます。 このブリッジは、単一のソースの出力をXNUMXつではなくXNUMXつのDSIディスプレイに拡張することもできます。
6000番目のソリューション例では、LIF-MDXNUMXデバイスを使用するときに、CMOSからMIPID-PHYへのインターフェイスの重要なIPを提供します。 Mipi D-PHYは当初、スマートフォンとディスプレイの相互接続に対応するために開発されましたが、多くのプロセッサとディスプレイは現在でもRGB、CMOS、またはMIPID-PHYインターフェイスを使用しています。 RGBインターフェイスを備えたプロセッサとMIPIDSIインターフェイスを備えたディスプレイの間、またはMOSインターフェイスを備えたカメラとCSI-2インターフェイスを備えたプロセッサの間で、ソリューションはブリッジとして機能できます。
XNUMX番目のカメラインターフェイスブリッジは、APと初期のイメージセンサー間の不一致の問題を解決します。 現在、多くのAPがMIPI CSI-2インターフェイスを使用していますが、一部の高解像度イメージセンサーは専用のサブLVDS出力形式を使用しています。 このブリッジは、XNUMXつのインターフェイスタイプ間の非互換性を解決します。 ブリッジは、LVDS、CSI-2、HISPI、およびその他の相互変換形式でも使用できます。
要約設計者は、より多くのアプリケーション向けにモバイルハンドヘルド機器用に開発されたコンポーネントが増えるにつれて、直接接続できないシステム内のデバイスに遭遇することがよくあります。 APのインターフェイスのタイプまたは数量が、システムのイメージセンサーまたはディスプレイと一致しない場合があります。
一部の基本的なマルチプレクサ/デマルチプレクサアプリケーションでは、既製の標準アナログスイッチが需要を満たす場合があります。 ただし、設計者が、目立たないインターフェイスの変換、複数のビデオストリームの結合、ビデオストリームの複数のインターフェイスへの分割など、より複雑なブリッジタスクを実行するため、FPGAベースのプログラマブルブリッジソリューションには多くの利点があります。
まず、これらのソリューションを使用すると、古いデバイスの既存の入力を使用できます。イメージセンサーとMIPIインターフェイスのMIPIインターフェイスを使用している場合でも、それは引き続き適用されます。 次に、これらのブリッジソリューションでは、異なるインターフェイスの複数のデバイス間のブリッジングにより、より多くのコンポーネントを選択できます。
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