基于FPGA的USB 3.0視頻橋接解決方案及MIPI DSI連接方案的介紹

日前，在2014 MIPI聯(lián)盟開放展示日上，萊迪思半導(dǎo)體公司現(xiàn)場展示其兩款MIPI連接解決方案：USB 3.0視頻橋接解決方案（包括支持MIPI CSI-2）以及MIPI DSI連接方案，為消費(fèi)電子、工業(yè)電子制造商帶來高度靈活、低成本、可立即投產(chǎn)的連接解決方案。萊迪思市場營銷解決方案總監(jiān)Ted Marena表示，“移動(dòng)技術(shù)（Mobility）正對越來越多的領(lǐng)域（不僅是移動(dòng)終端設(shè)備）產(chǎn)生影響，這種影響力堪比當(dāng)年的個(gè)人電腦（PC）技術(shù)。其中移動(dòng)技術(shù)所強(qiáng)調(diào)的移動(dòng)便攜性、低功耗、低成本等特性與萊迪思?xì)v來主張的元件器價(jià)值十分吻合。這也是萊迪思成為MIPI聯(lián)盟的貢獻(xiàn)級(jí)（Contributor）會(huì)員，并致力于為任何被移動(dòng)技術(shù)所影響的領(lǐng)域提供產(chǎn)品、解決方案的初衷。”

Lattice USB 3.0視頻橋接解決方案是基于Lattice ECP3 FPGA系列的高清視頻捕捉和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可支持高速接收視頻與音頻數(shù)據(jù)，并打包成USB 3.0 UVC和UAC的數(shù)據(jù)幀，無需使用外部存儲(chǔ)器緩存，有助于實(shí)現(xiàn)低成本方案設(shè)計(jì)。該方案（圖1）極具靈活性，可同時(shí)支持HDMI 1.4a捕捉功能（帶有可選的HDCP解碼）、SD-、HD-、3G-SDI音頻和視頻捕捉，并可通過擴(kuò)展連接器，實(shí)現(xiàn)與帶有MIPI CSI-2、SubLVDS、HiSPi或并行接口的攝像機(jī)或傳感器互連。

圖1，Lattice USB3.0 Video Bridge 開發(fā)板可以從HDMI， SDI以及MIPI CSI-2接口接收視頻數(shù)據(jù)，然后通過USB3.0接口輸出視頻至顯示設(shè)備，比如電腦。

據(jù)Ted Marena介紹，通過對包括MIPI CSI-2在內(nèi)的擴(kuò)展連接，可迅速將開發(fā)板轉(zhuǎn)換成適合圖像采集卡、機(jī)器視覺、USB 3.0高清攝像機(jī)等諸多工業(yè)電子或消費(fèi)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)。有很多客戶利用該方案中MIPI CSI-2的攝像頭方案進(jìn)行包括機(jī)器視覺在內(nèi)的工業(yè)視頻應(yīng)用開發(fā)。已有開發(fā)方案支持多攝像頭（如兩路攝像頭）、多傳感器同時(shí)接收信號(hào)并整合輸出，每一路信號(hào)可能通過不同的接口連接，這種應(yīng)用在諸如車載電子或機(jī)器視覺等需要多路視頻輸入的應(yīng)用中很實(shí)用。同時(shí)，該方案也是可立即投產(chǎn)（Production-Ready）的解決方案，所提供的套件可在多種標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)（Windows、MacOS、Linux）上即插即用。套件內(nèi)包含用戶可用的原理圖和布局文件，可幫助中國客戶快速進(jìn)行評估和樣機(jī)開發(fā)。

現(xiàn)場展示的另一個(gè)MIPI DSI發(fā)送橋接參考設(shè)計(jì)同樣在很多領(lǐng)域十分實(shí)用。其通過使用Lattice MachXO2、MachXO3來驅(qū)動(dòng)DSI接收設(shè)備（如顯示屏）。據(jù)Ted Marena介紹，該MIPI DSI發(fā)送橋接方案極具靈活性和成本效益，可允許應(yīng)用處理器直接連接到任意配置的DSI屏（圖2）。這對于許多中國智能終端設(shè)備制造商而言很實(shí)用，通常在實(shí)際制造過程中可能采購到不同批次或不同品牌的顯示屏，其配置會(huì)與初期設(shè)置不同。使用DSI發(fā)送橋接設(shè)計(jì)可以在不影響AP固件和代碼的情況下，通過FPGA對顯示進(jìn)行編程來調(diào)整設(shè)置。其還可支持來自處理器或其它顯示控制輸出設(shè)備的RGB、YCbCr和用戶自定義的DSI格式，輸出連接到一個(gè)D-PHY接口IP核，使FPGA能夠直接驅(qū)動(dòng)不同配置的DSI顯示屏。

圖2，基于MachXO3L 的MIPI DSI 演示

對于FPGA在互連、加速、橋接等方面應(yīng)用的優(yōu)勢，Ted Marena總結(jié)道， FPGA在各種互連方案中可充分發(fā)揮其可編程的優(yōu)勢，極具靈活性和成本效益，可以支持各種不同類型的接口應(yīng)用。如iCE系列（圖3）更適用于移動(dòng)或簡單應(yīng)用的FPGA，可支持諸如可編程I2C和SPI接口等應(yīng)用。而MachXO系列FPGA（圖4）則更適用于橋接和I/O擴(kuò)展解決方案等一些更復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖3， iCE系列FPGA規(guī)格

圖4，MachXO系列FPGA規(guī)格

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