利用FPGA实现低成本、高灵活度MIPI CSI-2、DSI连接解决方案

        日前，在2014 MIPI联盟开放展示日上，莱迪思半导体公司现场展示其两款MIPI连接解决方案：USB 3.0视频桥接解决方案（包括支持MIPI CSI-2）以及MIPI DSI连接方案，为消费电子、工业电子制造商带来高度灵活、低成本、可立即投产的连接解决方案。莱迪思市场营销解决方案总监Ted Marena表示，“移动技术（Mobility）正对越来越多的领域（不仅是移动终端设备）产生影响，这种影响力堪比当年的个人电脑（PC）技术。其中移动技术所强调的移动便携性、低功耗、低成本等特性与莱迪思历来主张的元件器价值十分吻合。这也是莱迪思成为MIPI联盟的贡献级（Contributor）会员，并致力于为任何被移动技术所影响的领域提供产品、解决方案的初衷。”
Lattice USB 3.0视频桥接解决方案是基于Lattice ECP3 FPGA系列的高清视频捕捉和转换系统，可支持高速接收视频与音频数据，并打包成USB 3.0 UVC和UAC的数据帧，无需使用外部存储器缓存，有助于实现低成本方案设计。该方案（图1）极具灵活性，可同时支持HDMI 1.4a捕捉功能（带有可选的HDCP解码）、 SD-、HD-、3G-SDI音频和视频捕捉，并可通过扩展连接器，实现与带有MIPI CSI-2、SubLVDS、HiSPi或并行接口的摄像机或传感器互连。


图1，Lattice USB3.0 Video Bridge 开发板可以从HDMI， SDI以及MIPI CSI-2接口接收视频数据，然后通过USB3.0接口输出视频至显示设备，比如电脑。

据Ted Marena介绍，通过对包括MIPI CSI-2在内的扩展连接，可迅速将开发板转换成适合图像采集卡、机器视觉、USB 3.0高清摄像机等诸多工业电子或消费电子产品设计。有很多客户利用该方案中MIPI CSI-2的摄像头方案进行包括机器视觉在内的工业视频应用开发。已有开发方案支持多摄像头（如两路摄像头）、多传感器同时接收信号并整合输出，每一路信号可能通过不同的接口连接，这种应用在诸如车载电子或机器视觉等需要多路视频输入的应用中很实用。同时，该方案也是可立即投产（Production-Ready）的解决方案，所提供的套件可在多种标准平台（Windows、MacOS、Linux）上即插即用。套件内包含用户可用的原理图和布局文件，可帮助中国客户快速进行评估和样机开发。
现场展示的另一个MIPI DSI发送桥接参考设计同样在很多领域十分实用。其通过使用Lattice MachXO2、MachXO3来驱动DSI接收设备（如显示屏）。据Ted Marena介绍，该MIPI DSI发送桥接方案极具灵活性和成本效益，可允许应用处理器直接连接到任意配置的DSI屏（图2）。这对于许多中国智能终端设备制造商而言很实用，通常在实际制造过程中可能采购到不同批次或不同品牌的显示屏，其配置会与初期设置不同。使用DSI发送桥接设计可以在不影响AP固件和代码的情况下，通过FPGA对显示进行编程来调整设置。其还可支持来自处理器或其它显示控制输出设备的RGB、YCbCr和用户自定义的DSI格式，输出连接到一个D-PHY接口IP核，使FPGA能够直接驱动不同配置的DSI显示屏。


图2，基于MachXO3L 的MIPI DSI 演示


       
对于FPGA在互连、加速、桥接等方面应用的优势，Ted Marena总结道， FPGA在各种互连方案中可充分发挥其可编程的优势，极具灵活性和成本效益，可以支持各种不同类型的接口应用。如iCE系列（图3）更适用于移动或简单应用的FPGA，可支持诸如可编程I2C和SPI接口等应用。而MachXO系列FPGA(图4)则更适用于桥接和I/O扩展解决方案等一些更复杂的应用领域。


图3, iCE系列FPGA规格


图4，MachXO系列FPGA规格