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聯盟開放展示日上，萊迪思半導體公司現場展示其兩款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，為消費電子、工業電子制造商帶來高度靈活、低成本、可立即投產的連接解決方案。萊迪思市場營銷解決方案總監Ted Marena表示，“移動技術（Mobility）正對越來越多的領域（不僅是移動終端設備）產生影響，這種影響力堪比當年的個人電腦（PC）技術。其中移動技術所強調的移動便攜性、低功耗、低成本等特性與萊迪思歷來主張的元件器價值十分吻合。這也是萊迪思成為MIPI聯盟的貢獻級（Contributor）會員，并致力于為任何被移動技術所影響的領域提供產品、解決方案的初衷?！?/p>

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換系統，可支持高速接收視頻與音頻數據，并打包成USB 3.0 UVC和UAC的數據幀，無需使用外部存儲器緩存，有助于實現低成本方案設計。該方案（圖1）極具靈活性，可同時支持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，并可通過擴展連接器，實現與帶有MIPI CSI-2、SubLVDS、HiSPi或并行接口的攝像機或傳感器互連。

圖1，Lattice USB3.0 Video Bridge 開發板可以從HDMI， SDI以及MIPI CSI-2接口接收視頻數據，然后通過USB3.0接口輸出視頻至顯示設備，比如電腦。

據Ted Marena介紹，通過對包括MIPI CSI-2在內的擴展連接，可迅速將開發板轉換成適合圖像采集卡、機器視覺、USB 3.0高清攝像機等諸多工業電子或消費電子產品設計。有很多客戶利用該方案中MIPI CSI-2的攝像頭方案進行包括機器視覺在內的工業視頻應用開發。已有開發方案支持多攝像頭（如兩路攝像頭）、多傳感器同時接收信號并整合輸出，每一路信號可能通過不同的接口連接，這種應用在諸如車載電子或機器視覺等需要多路視頻輸入的應用中很實用。同時，該方案也是可立即投產（Production-Ready）的解決方案，所提供的套件可在多種標準平臺（Windows、MacOS、Linux）上即插即用。套件內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行評估和樣機開發。

現場展示的另一個MIPI DSI發送橋接參考設計同樣在很多領域十分實用。其通過使用Lattice MachXO2、MachXO3來驅動DSI接收設備（如顯示屏）。據Ted Marena介紹，該MIPI DSI發送橋接方案極具靈活性和成本效益，可允許應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備制造商而言很實用，通常在實際制造過程中可能采購到不同批次或不同品牌的顯示屏，其配置會與初期設置不同。使用DSI發送橋接設計可以在不影響AP固件和代碼的情況下，通過FPGA對顯示進行編程來調整設置。其還可支持來自處理器或其它顯示控制輸出設備的RGB、YCbCr和用戶自定義的DSI格式，輸出連接到一個D-PHY接口IP核，使FPGA能夠直接驅動不同配置的DSI顯示屏。

圖2，基于MachXO3L 的MIPI DSI 演示

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

圖3， iCE系列FPGA規格

圖4，MachXO系列FPGA規格

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