全新的CROSSLINK解決方案應用實例

　　引言

　　大約九個月前，萊迪思半導體推出了一款創新的視頻橋接解決方案，能夠幫助設計工程師充分發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?，可為設計工程師提供開發高性能、低功耗和小尺寸橋接解決方案的全新途徑，滿足當今快速變化的I/O需求。

　　CrossLink器件定義了一類全新的可編程專用標準產品(pASSP?)，它將現場可編程門陣列(FPGA)的靈活性和快速上市優勢與ASSP優化的功耗和功能優勢相結合。吸引力是顯而易見的。這款全新的器件可實現業界最快的MIPI D-PHY橋接解決方案，支持高達4K UHD的分辨率和12 Gbps帶寬。同時，它還提供適用于移動應用的6 mm2封裝，實現低功耗工作。CrossLink器件為設計工程師提供極具吸引力和性價比的解決方案來橋接不同的視頻接口標準，以充分利用當代移動處理器的創新技術，將設計遷移到MIPI標準接口，并仍然保留對傳統傳感器和/或顯示屏的投資。

　　去年9月，萊迪思還為CrossLink橋接產品系列添加了適用于汽車高級駕駛輔助系統(ADAS)和車載信息娛樂應用的新成員。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的技術要求，這就需要解決傳感器、顯示屏和應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，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、攝像頭、顯示屏和傳統接口提供CrossLink橋接解決方案。pASSP具備由移動FPGA架構圍繞的兩個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

　　典型的早期應用是MIPI CSI-2、MIPI DSI、RGB、CMOS、OpenLDI、LVDS和SLVS接口的簡單轉換以及圖像傳感器、應用處理器和顯示屏上的多個接口的合并或拆分。隨著潛在客戶對CrossLink器件的了解進一步深入，他們開始與萊迪思進行接洽以解決置換系統中原有功能時發生的問題。在大多數上述應用中沒有可用的橋接解決方案，并且應用面太狹窄，開發獨立ASSP性價比太低。現在，設計工程師可利用CrossLink器件的可編程性開發從未考慮過的全新解決方案。此外，Crosslink器件的強大可編程性使得開發工程師能夠實現全新的應用。

　　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器件的五款全新應用，進一步突出該器件的靈活性，適用于快速發展的視頻橋接市場。其中三款是全新的視頻橋接解決方案，兩款是傳統的接口轉換解決方案。

　　全新的橋接IP

　　CSI-2中繼器

　　這款全新的IP適用于多種應用。在較大型的系統中，圖像傳感器的輸出信號可能在系統中進行傳輸時發生衰減。通常情況下，信號從模塊通過線纜到達連接器并穿過PCB。隨著系統尺寸的增長，高速、低功率信號可能會快速衰減。在本實例中，中繼器將在連接器之后獲取信號，清除信號，并重新生成信號到PCB板(如圖所示)。

　　1進1出的MIPI CSI-2顯示接口橋接

　　CrossLink的中繼器功能使得設計工程師能夠更輕松地將CSI-2攝像頭集成到更大型的系統中。在圖像傳感器與應用處理器之間的分包和時序存在問題的應用中，中繼器也能發揮作用。在某些情況下，設計工程師需要在處理器接受數據之前重做或重新組織一些數據包。

　　另外，一些攝像頭在視頻幀的活動像素區域外還有額外的像素。這類系統有時候可以用于在圖像到達應用處理器之前進行裁剪或縮放。使用萊迪思的CrossLink器件中的FPGA架構，設計工程師可以對CSI-2中繼器進行編程，實現以高的粒度執行此類功能。

　　CSI-2分離器

　　在一些移動設備、無人機和具備機器視覺功能的汽車應用中，設計工程師需要將來自一個CSI-2攝像頭的輸出發送到兩個處理器。該CSI-2分離器IP可在采用標準應用處理器和圖像或機器視覺輔助處理器的系統中發揮重要作用(如圖所示)。

　　1進2出的MIPI CSI-2攝像頭分路器橋接

　　通過將CSI-2信號分離傳輸到各個處理器，應用處理器可以直接在監視器上顯示圖像數據或參與用戶交互功能，而專用處理器可以使用相同的數據為高端應用執行分析或圖像增強功能。

　　4:1 CSI-2到CSI-2多路復用/合并

　　越來越多的應用開始采用更多攝像頭。當前的汽車和無人機設計通常采用四個攝像頭。 隨著攝像頭數量的增加，設計工程師需要從四個圖像傳感器獲取輸出，并將四個圖像傳感器中的兩個合并為單個CSI-2輸出。憑借CrossLink器件，設計工程師可以使用一個GPIO引腳在他們希望使用的兩個攝像頭之間進行切換。

　　4:1 CSI-2到CSI-2多路復用/合并

　　升級的IP

　　上述三款全新的IP可幫助設計工程師使用CrossLink器件來更好地管理帶寬，而萊迪思還將繼續壯大用于格式轉換的傳統橋接解決方案系列。

　　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。對于帶寬需求迅速增長的應用而言，例如VR頭盔、車載信息娛樂系統和工業機器視覺應用，設計工程師需要支持更高分辨率的移動顯示屏。這款全新的IP使得設計工程師能夠將雙路LVDS接口轉換為兩個MIPI DSI輸出。該功能使設計工程師能夠靈活地在設計中使用一個高分辨率或兩個低分辨率顯示屏。

　　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、視頻會議、機頂盒以及車載信息娛樂系統等應用的一些現有解決方案采用性能很好的處理器和攝像頭，但在實際應用中受到諸多限制，因為它們僅支持高速率(300MHz)CMOS總線。例如，某些器件具有一個CMOS或RGB接口，可以在高達300MHz的頻率下工作，但必須進行升級才能支持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計工程師將接口橋接至MIPI DSI顯示屏或CSI-2攝像頭，支持高達4K的分辨率。

　　300 MHz CMOS到MIPI DSI/CSI橋接

　　開發支持

　　為了加快開發進度，萊迪思提供CrossLink LIF-MD6000主鏈路板，使得設計工程師能夠評估CrossLink器件。評估板可以與萊迪思的Diamond設計軟件中提供的免費CrossLink IP配合使用。

　　主鏈路板

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

　　總結

　　上述解決方案只是全新的CrossLink器件應用實例的一小部分。該器件獨一無二的可編程性和設計靈活性將不斷推動創新。設計工程師使用CrossLink器件不僅可以直接對視頻流進行操作，而且還可以處理同一設備中的外設轉換，例如將I2C從設備轉換為多個I2C主設備，將I2C從設備轉換為SPI主設備，或創建I2C寄存器映射以控制用于圖像傳感器觸發的各種GPIO。這種功能整合可減少系統芯片數量和成本。

　　傳感器和顯示屏的使用量毫無疑問將繼續增長，CrossLink器件大有用武之地，而且在非視頻領域的潛力也不容小覷。在不久的將來，開發商將會把應用處理器上的CSI-2和DSI端口用作各類數據的串行鏈路，例如雷達、高速ADC和DAC、外設傳感器和時間戳。CrossLink器件可以獲取這些非視頻數據，將其打包為自定義或標準數據類型的MIPI CSI-2和MIPI DSI格式，并將數據發送到應用處理器進行后期處理。CrossLink器件擁有無限可能!