Конвертер из HDMI/DP++ в MIPI DSI
Неоднократно мне тут задавали вопросы по конвертеру из HDMI в MIPI DSI. Так сказать, по просьбам трудящихся, выкладываю что у меня получилось. В статье затрону аппаратную сторону реализации устройства и изложу основные проблемы, с которыми столкнулся. Приятного прочтения.
Постановка задачи
Идея реализации родилась уже давно, но тут появилась необходимость разработать конвертер в определенном форм-факторе (небольшие габариты, в том числе, по высоте), со специфичным разъемом (вместо HDMI), с поддержкой одного канала MIPI DSI (забегая вперед скажу, что схемотехника изделия позволяет использование двух каналов, но один канал пришлось отрезать).
Основные требования
- вход HDMI/DP++;
- один канал MIPI DSI;
- подключение матрицы G080UAN02.1 (8”, 1200*1920);
- регулировка уровня яркости подсветки;
- рабочее напряжение конвертера 12В.
Требования к конструктиву
- геометрия платы 60*60мм с наименьшей высотой;
- возможность смены EDID из программы для ПК;
- микроконтроллер для управления и конфигурации STM32F103.
Поиск решения
На момент написания статьи (февраль 2022) на рынке электронных компонентов все еще есть проблемы. Из доступного, за приемлемые сроки, удалось найти пару SN75DP139RSBR (TI) + TC358870XBG (Toshiba). Первая микросхема – DisplayPort to TMDS Level-Shifting Re-Driver, предназначена для согласования интерфейса DP++ с входом HDMI второй микросхемы. TC358870XBG позволяет из HDMI получить два канала MIPI DSI.
Ниже (Рис.1.) приведена схема включения SN75DP139RSBR. Похожие микросхемы я уже использовал и тут все стандартно. Главное не забыть конфигурационные резисторы (они подписаны на схеме), в том числе, I2C_EN. У TI, как обычно, отличные даташиты и проблем с включением не возникает. Микросхема питается от одного напряжения 3,3В. Дифференциальные пары на схеме определены и объединены в соответствующие классы.
Рис.1. Схема включения SN75DP139RSBR
С Toshiba все несколько сложнее. Во-первых, она в корпусе P-VFBGA80, во-вторых, для ее питания необходимо несколько напряжений, в-третьих, ей нужен внешний тактовый генератор на 48МГц, и, напоследок, даташит оставляет желать лучшего.
Рис.2. Схема включения TC358870XBG
Итак, обо всем, по порядку. С корпусом все понятно. Шаг между боллами 0,65мм – это позволит выводить проводники 0,125мм, что по меркам Резонита теперь стандарт. В даташите указано что необходимо подавать четыре напряжения – 1,2В, 1,8В, 3,3В и 5В (там указан разброс всех параметров (указаны на схеме) и есть несколько вариантов включения). Как выяснилось позже, 5В нужны только для проброса сигнала HDMI_HP, а 1,8В – это VDDIO, которые можно использовать на 3,3В. Генератор из имеющихся в свободной продаже 7W-48.000MBB-T. К куцему даташиту вернусь позже.
По схеме включения вроде тоже ничего особенного. Микросхема имеет два I2C интерфейса. Один подключаем к микроконтроллеру, второй пробрасываем через SN75DP139RSBR на порт HDMI ПК. Звук задействовать не буду, поэтому на PCM поставил только конденсаторы (на всякий случай). Сигналом сброса (болл К8 — RESETN) тоже буду управлять с микроконтроллера.
Теперь немного о EDID и его хранении. Toshiba имеет EDID_SRAM, куда можно записать параметры матрицы. Для одного из прошлых проектов, у меня была реализована небольшая схема для записи EDID на внешнюю EEPROM. Схема ниже (Рис.3.).
Рис.3. Схема включения EEPROM для EDID
Тут нет ничего особенного. EEPROM подключена по I2C параллельно Toshiba (у последней имеется регистр для отключения использования EDID_SRAM). По событию, например, нажатию кнопки (S1), микроконтроллер меняет адрес EEPROM (чтобы не произошло коллизий при подключенном устройстве к ПК), записывает EDID в микросхему, восстанавливает адрес на тот, который ждет ПК по HDMI и, собственно, все. Как только выставится сигнал HPD_SOURCE и на шине I2C появится EEPROM, видеокарта вычитает параметры и дисплей отобразится в системе.
Это было сделано, как говорится, на всякий пожарный случай. С пробросом параметров EDID проблем не возникло и было решено оставить это Тошибе. Специальным софтом для ПК заливаем по UART EDID во flash контроллера и отдаем его в TC358870XBG (либо храним во внешней EEPROM и когда понадобится – прошиваем по кнопке, например (все зависит от потребности и реализации в софте)).
Для управления подсветкой дисплея использую драйвер TPS61161DRV от TI. Уже неоднократно его ставил в различные проекты, очень хорошее решение. Из особенностей – это маленький корпус (2*2мм), высокая эффективность (до 90%), хороший диапазон напряжений (2,7-18В) и возможность подключения от 6 до 10 светодиодов (партномера отличаются, а корпус и схема включения — нет). Драйвер имеет два режима управления. CONTROL MODE – режим, позволяющий выставлять значения яркости по One-Wire, отлично подходит для моментов, когда нет возможности постоянно выдавать ШИМ на драйвер. PWM MODE – обычный режим ШИМ (на той же ноге, что и One-Wire), который я и использую. PWM 5-100кГц, регулировка яркости скважностью. Ниже привел схему (Рис.4.).
Рис.4. Схема драйвера подсветки матрицы TPS61161DRV
Питание 5В и 3,3В сделал на двух DC/DC: ST1S10PHR (возможна замена на ST1S41PHR) и AP3418KTR, соответственно. Взял с большим запасом по току, но, опять-таки, они есть у нас на складе и их можно относительно просто купить.
Печатная плата
Со схемой закончили, теперь трассировка. Плату делал на 4-х слоях. Второй GND, третий POWER. Думаю, что можно было постараться и развести на 2-х слоях, но не вижу смысла в такой экономии, так как можно потерять в качестве.
Рис.5. Трассировка MIPI DSI
Пришлось немного постараться с трассировкой DSI к разъему матрицы. Уж очень неудобное оказалось расположение сигналов на дисплее, а очень хотелось сделать по стандартному классу с переходными отверстиями 0,3/0,6. Контроль длин решил не делать, так как расстояние минимальное, а разность между длинами проводников не велика. Хотя можно было и сделать – место позволяет.
Трассировка SN75DP139RSBR без переходных отверстий. Для корректной разводки конденсаторы по питанию обеих микросхем были установлены на bottom.
Рис.6. Трассировка SN75DP139RSBR
Хотел (для тестов) вывести оба MIPI DSI с TC358870XBG, но, к сожалению, не хватило места на плате, чтобы корректно все сделать. Получалось громоздко и второй DSI разъем на bottom.
Теперь немного о документации. Первое что насторожило, это отсутствие информации о режиме Single link DSI в Тошибе. Он заявлен, но о том, как его использовать и какой канал для этого задействуется в явном виде нигде не сказано (понятно, что, скорее всего, можно выбрать либо любой, либо нулевой, но все-таки, а вдруг только первый…). Методом проб и ошибок, а также копанием документации, удалось найти регистр, который устанавливает данную конфигурацию, но это было совсем не очевидно.
В даташите на матрицу AUO отсутствует описание регистров для конфигурации MIPI DSI. Чтобы дисплей включился, его нужно проинициализировать по MIPI, записав с десяток команд. Делать это нужно каждый раз после подачи питания на матрицу. Запросили расширенную документацию на дисплей и дело пошло быстрее. Изначально дисплей имеет портретную ориентацию (1200*1920), но в настройках монитора на ПК его можно перевести в альбомный режим работы.
Рис.7. Изображение на матрице G080UAN02.1
Спасибо за внимание!
- Производство и разработка электроники
- Электроника для начинающих
Display Serial Interface
Пожалуйста, напишите вводный раздел этой статьи, сделав доступный сжатый пересказ ключевых положений.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 20 октября 2012.
Разъем Display Serial Interface на одноплатном компьютере Raspberry Pi. 15-контактный разъем для гибкого плоского шлейфа, 2 lane для передачи данных, 1 lane тактовых сигналов, линии 3.3 вольта и земли.
Display Serial Interface (DSI) — спецификация Mobile Industry Processor Interface (MIPI) Alliance [1] , направленная на снижение затрат на дисплейную подсистему в мобильных устройствах. В основном она ориентирована на LCD и тому подобные технологии дисплея. Спецификация определяет последовательную шину и протокол связи между хостом (источник изображения) и устройством (получателем изображения).
На физическом уровне, DSI определяет высокоскоростную дифференциальную передачу сигналов точка-точка по последовательной шине. Эта шина включает в себя одну линию высокой тактовой частоты и одной или нескольких линий данных. Каждая линия состоит из двух проводов (для дифференциальной передачи сигналов). По всем линиям сигналы передаются от хоста DSI к устройству DSI, за исключением первой линии данных (линия 0), которая имеет функцию разворота шины (bus turnaround, BTA), то есть может менять направление передачи. Когда более одной линии используются, они используются для параллельной передачи данных, передавая каждый следующий байт на следующей линии. То есть, если используются 4 линии, то 4 байта передаются одновременно, по одному на каждую линию. Связь работает либо врежиме низкого энергопотребления (low power, LP), либо в режиме высокой скорости (high speed, HS). В режиме низкого энергопотребления, сигнал высокой тактовой частоты отключен, и сигнал синхронизации встроен в данные. В этом режиме скорости передачи данных недостаточно, чтобы управлять дисплеем, но он может использоваться для передачи информации о конфигурации и команд. Высокоскоростной режим разрешает сигнал высокой тактовой частоты (в диапазоне частот от десятков мегагерц до более одного гигагерца), который действует как синхронизация для линий данных. Тактовые частоты варьируются в зависимости от требований дисплея. В высокоскоростном режиме также достигается низкое энергопотребление благодаря низкому напряжению сигналов и возможности параллельной передачи.
Коммуникационный протокол описывает два набора инструкций. Device Command Set (DCS) определяет набор общих команд для управления дисплеем, и их формат определяется стандартом DSI. Стандарт определяет регистры, к которым можно обратиться и за что они отвечают. Стандарт включает в себя основные команды, такие как сон, включение и инверсия дисплея. Manufacturer Command Set (MCS) определяет пространство команд, специализированных для устройства, которые определяются производителем устройства. Это часто команды, необходимые для программы энергонезависимой памяти, установка конкретных регистров устройства (например, гамма-коррекция), или выполнять другие действия, не описанные в стандарте DSI. Формат пакета обоих наборов определяется стандартом DSI. Есть длинные и короткие пакеты, длина короткого пакета составляет 4 байта, длинный пакет может быть любой длины до 2^16. Пакеты состоят из DataID, количества слов, код коррекции ошибки (ECC), данных и контрольной суммы (CRC). Команды, которые требуют чтения данных от устройства, вызывают событие BTA, которое позволяет устройству ответить с запрашиваемыми данными. Устройство не может инициировать передачу, он может ответить только для размещения запросов. Изображение передается на шине, чередуясь с сигналами для интервалов горизонтальной и вертикальной развертки. Данные отрисовываются на дисплее в режиме реального времени, а не хранятся на устройстве. Это позволяет изготавливать простые устройства отображения без буферной памяти кадра. Однако, это также означает, что устройство должно постоянно обновляться (с частотой, например, 30 или 60 кадров в секунду) или он потеряет изображение. Изображение передается только в режиме HS. При работе в режиме HS, команды передаются в интервале кадровой развертки.
Использование
- Raspberry Pi — на устройстве имеется слот DSI [2]
Примечания
- ↑Display Interface Specifications, MIPI Alliance
- ↑Raspberry Pi Wiki, RPi Hardware
Ссылки
Что такое MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) — это альянс, созданный ARM, Nokia, ST, TI и другими компаниями в 2003 году. Цель состоит в том, чтобы стандартизировать внутренние интерфейсы мобильных телефонов, такие как интерфейс камеры, интерфейс дисплея, интерфейс RF / baseband, чтобы уменьшить сложность дизайна мобильного телефона и повысить гибкость дизайна. В рамках альянса MIPI существуют различные рабочие группы, которые определяют ряд стандартов внутреннего интерфейса мобильных телефонов, таких как CSI(c). Интерфейс amera ) , DSI( интерфейс дисплея ) и так далее. Преимущество унифицированного стандарта интерфейса заключается в том, что производители мобильных телефонов могут гибко выбирать различные чипы и модули с рынка в соответствии со своими потребностями, что делает его более быстрым и удобным для изменения дизайна и функции.
MIPI является относительно новым стандартом, и его спецификация постоянно модифицируется и совершенствуется. В настоящее время более зрелые интерфейсные приложения включают DSI (интерфейс дисплея) и CSI (интерфейс камеры). CSI/DSI соответственно относится к своему носителю для приложений камер или дисплеев, оба из которых имеют сложные структуры протокола. Взяв DSI в качестве примера, его структура уровня протокола выглядит следующим образом:
Физический уровень CSI /DSI сформулирован специальной рабочей группой, и его текущим стандартом является D-phy. D-phy принимает 1 пару синхронных дифференциальных часов источника и 1 ~ 4 пары дифференциальных линий данных для передачи данных. Передача данных принимает режим DDR, то есть происходит передача данных на верхнем и нижнем краях часов.
Физический уровень D-phy поддерживает два режима работы: HS (высокая скорость) и LP (низкая мощность). В режиме HS принимается низковольтный дифференциальный сигнал, который имеет высокое энергопотребление, но может передавать высокую скорость передачи данных (80 м ~ 1 Гбит / с); Несимметричный сигнал принимается в режиме LP, а скорость передачи данных очень низкая(
Предыдущая статья
Следующая статья
сопутствующие товары
Контактная информация
Адрес: 4-й этаж, блок 1, промышленный парк Дунвэйфэн, улица Шэнцзя 2#, Пинди 518117, Лунган, Шэньчжэнь
Мобильный: 86-13570825960
Электронная почта:info@panadisplay.com
Разработка недорогих гибко настраиваемых интерфейсных мостов для применения периферийных устройств стандарта MIPI на базе шины D-PHY во встраиваемых системах
Проектировщикам встраиваемых систем приходится постоянно сталкиваться со следующей дилеммой: с одной стороны, необходимо снижать себестоимость, а с другой – не удается воспользоваться эффектом масштаба, поскольку продукция ориентирована на относительно узкие, малоемкие сегменты рынка. В сегменте потребительской электроники массово выпускаются сравнимые по функциональности и гораздо более дешевые компоненты, но возможности их применения при проектировании встраиваемых систем ограниченны, поскольку такие системы традиционно основаны на узкоспециальных интерфейсах, оптимизированных для встраиваемой аппаратуры. Заметнее всего это проявляется в дисплеях, камерах и прикладных процессорах: недорогие MIPI-совместимые компоненты для мобильных платформ на базе физической шины D-PHY неспособны взаимодействовать с процессорами встраиваемых систем, дисплей которых обычно имеет интерфейсы LVDS, RGB или SPI, а датчик изображений – цифровой параллельный интерфейс, subLVDS или HiSPi.
В статье описаны решения, предоставляющие проектировщикам встраиваемых систем возможность пользоваться массово выпускаемыми компонентами потребительского класса со свойственным им выгодным соотношением цены и характеристик. В частности, рассматривается новый класс ПЛИС сверхнизкой плотности (ULD FPGA) и соответствующие типовые конструкции для создания недорогих гибко настраиваемых интерфейсных мостов, позволяющих использовать периферийные устройства стандарта MIPI на базе шины D-PHY во встраиваемых системах и находить новые применения для MIPI-компонентов.
Стандарты на интерфейсы для изделий мобильной электроники и смежных отраслей
Рис. 1. Интерфейсы для мобильных платформ, стандартизированные альянсом MIPI
В большинстве современных смартфонов и планшетов установлены шины и интерфейсы на базе стандартов, разработанных альянсом MIPI. Цель этого альянса, учрежденного в 2003 году, – способствовать повышению совместимости компонентов за счет определения стандартных аппаратных и программных интерфейсов между прикладным процессором и разнообразными периферийными устройствами, используемыми в мобильных системах, в том числе датчиками изображений, устройствами памяти, дисплеями и радиочастотными компонентами. На рис. 1 показан типовой пример применения интерфейсов MIPI на мобильной платформе.
Пожалуй, наиболее популярные компоненты стандарта MIPI, имеющиеся на рынке мобильной электроники и доступные проектировщикам встраиваемых систем, – это дисплеи, камеры и прикладные процессоры. Как видно на рис. 2, в современных мобильных устройствах ЖК-экраны обычно выполнены с интерфейсом DSI, а датчик изображений камеры – с CSI-2. Основная трудность, которую приходится преодолевать специалистам, пытающимся воспользоваться этими недорогими мобильными компонентами, заключается в сопряжении традиционных интерфейсов, широко распространенных во встраиваемой аппаратуре, с интерфейсами альянса MIPI. Ведь обычно в дисплеях предусмотрены интерфейсы LVDS, RGB или SPI, а в датчиках изображений – цифровой параллельный интерфейс, subLVDS или HiSPi. Большинство встраиваемых процессоров не оборудовано интерфейсом DSI для работы с дисплеем. Соответственно, проектировщикам нужен интерфейсный мост, позволяющий подключить встраиваемый процессор к DSI-дисплею. Точно так же для встраивания недорогой камеры, изначально предназначавшейся для мобильного рынка, понадобится мост с интерфейсом CSI-2.
Интерфейс шины D-PHY
Интерфейсы CSI-2 и DSI альянса MIPI выполнены на основе физической шины D-PHY, имеющей ряд уникальных особенностей. D-PHY – это синхронизированный с источником интерфейс, в котором тактовая синхронизация происходит по переднему и заднему фронтам, а фронты тактового сигнала совпадают с серединой интервала готовности данных. Интерфейс имеет одну дифференциальную линию тактового сигнала и от одной до четырех дифференциальных линий данных. Одно устройство действует в качестве передатчика, а другое – приемника. Шина предоставляет необычную возможность – в процессе работы переключаться с дифференциальной передачи сигналов на несимметричную. Обычно дифференциальный (высокоскоростной, HS) режим необходим для передачи видео высокой четкости, а несимметричный (энергосберегающий, LP) – для передачи управляющих данных.
В высокоскоростном режиме интерфейс DSI функционирует как стандартное устройство масштабируемой низковольтной передачи сигналов (SLVS) с синфазным напряжением 200 мВ. Тактовый сигнал синхронизирован с источником, тактовая синхронизация происходит по переднему и заднему фронтам. Количество линий данных интерфейса – от одной до четырех. Чем выше разрешение и частота обновления дисплея, тем больше требуется линий данных и тем выше должна быть скорость. Энергосберегающий режим устанавливается в интерфейсе DSI на линии данных 0 для управления режимами работы экрана через регистры конфигурации с помощью системы команд дисплея (Display Command Set, DCS). Соответственно, проектировщики DSI-мостов должны не только обеспечить преобразование графических или видеоданных в высокоскоростном режиме, но и реализовать механизм управления работой дисплея в энергосберегающем режиме. В этом и состоит ключевое различие между интерфейсами DSI и CSI-2. Вместо энергосберегающего режима D-PHY для программирования датчика изображения с интерфейсом CSI-2 используется отдельная шина I2C.
Несмотря на такие привлекательные возможности нынешнего поколения прикладных процессоров, как обширная функциональность, высокая степень интеграции и низкое энергопотребление, многие проектировщики встраиваемых систем не могут применить их вместо процессоров предшествующих поколений. Причина тому – громадные инвестиции в программное обеспечение и периферийные устройства. В большинстве случаев затраты на разработку программного обеспечения при переходе на другой процессор оказываются слишком высоки.
Впрочем, в подобной ситуации могут стать весьма полезными недорогие компоненты, предназначенные для мобильной электроники. Для примера рассмотрим проект встраиваемой системы на базе микроконтроллера, в которой экономически невыгодно использовать новый прикладной процессор из-за сделанных ранее значительных инвестиций в программное обеспечение. Предположим, что в старом микроконтроллере связь с ЖК-экраном осуществляется по интерфейсу CMOS (RGB) или FlatLink (LVDS). Проектировщикам хотелось бы перейти на недорогой дисплей с интерфейсом DSI, но это не представляется возможным, поскольку в нем имеется шина D-PHY, несовместимая с интерфейсом старого микроконтроллера (рис. 2).
Новые мостовые решения
До недавнего времени, чтобы установить недорогой DSI-дисплей в своей конструкции, проектировщикам требовалось как-то экономически обосновать применение довольно дорогой специализированной ИС. Нередко стоимость такой ИС оказывалась слишком высокой, а цикл разработки – чересчур долгим, чтобы идти на столь масштабные конструктивные нововведения. В результате приходилось делать выбор в пользу более дорогого дисплея.
Рис. 2. Многие старые микроконтроллеры, применяемые на рынке встраиваемых систем, не оборудованы интерфейсами MIPI
Но сегодня есть возможность сконструировать мост с интерфейсом D-PHY, используя гибко настраиваемое решение на базе ПЛИС сверхнизкой плотности (ULD FPGA). Например, компанией Lattice Semiconductor разработано семейство типовых конструкций, позволяющих производителям комплектного оборудования задействовать в своих разработках недорогие камеры, прикладные процессоры и дисплеи стандарта MIPI. В настоящее время Lattice предлагает четыре типовые конструкции, предназначенные для работы с MIPI-камерами и дисплеями, – передающий мост DSI для сопряжения с DSI-приемниками, например дисплеями; приемный мост DSI для сопряжения прикладного процессора с дисплеем, не предназначенным для мобильной электроники; передающий мост CSI-2 для сопряжения прикладного процессора с датчиком изображений, не имеющим интерфейса CSI-2; приемный мост CSI-2 для сопряжения датчика изображений, оснащенного интерфейсом CSI-2, со встраиваемым сигнальным процессором изображений. Используя ПЛИС сверхнизкой плотности компании Lattice, проектировщики встраиваемых систем могут быстро конструировать программируемые интерфейсные мосты и модифицировать их в соответствии с конкретными требованиями.
Интерфейсный мост на базе ПЛИС сверхнизкой плотности в действии
Вернемся к нашей конструкции со встраиваемым микроконтроллером, предусматривающим подключение ЖК-экрана по интерфейсу CMOS (RGB) или FlatLink (LVDS). Пусть микроконтроллер оборудован 24-разрядным интерфейсом цветного дисплея CMOS RGB888. В первую очередь нужно решить, как программировать регистры конфигурации DSI-дисплея. В обычной ситуации для этого существует отдельная шина I2C. Но в стандарте на интерфейс DSI не предусмотрена возможность управления режимами работы дисплея по шине I2C; вместо нее есть система команд дисплея (DCS) в энергосберегающем режиме последовательной линии данных номер 0. В данном случае интерфейсный мост на базе ПЛИС должен преобразовывать команды I2C, поступающие от микроконтроллера, в последовательность команд DCS для управления режимами работы DSI-дисплея. Обеспечив установку режимов, необходимо настроить ПЛИС для приема данных по интерфейсу RGB888. Если разрешение шины и дисплея одинаковое, ПЛИС транслирует сигналы параллельной шины в сигналы последовательной шины DSI. Если разрешение разное, ПЛИС преобразует изображение к более низкому или высокому разрешению. В том и другом случае необходимо задать количество линий данных для интерфейса DSI. Когда все это выполнено, на выходе ПЛИС вырабатывается сигнал передатчика интерфейса DSI для управления DSI-дисплеем.
Комментарий специалиста
Александр Власов, инженер по внедрению PT Electronics, aleksandr.vlasov@ptelectronics.ru
Задачи, связанные с сопряжением традиционных интерфейсов, широко распространенных во встраиваемой аппаратуре, с интерфейсами альянса MIPI, весьма актуальны для разработчиков многих современных устройств, например таких, как видеокамеры с двумя сенсорами, медицинская аппаратура, тепловизоры, автомобильные видеорегистраторы, охранные видеосистемы и т. д. Для реализации интерфейсных мостов компания Lattice предлагает гибко настраиваемые и отлаженные решения на базе очень недорогих энергонезависимых ПЛИС семейств ICE40, MachXO2, MachXO3L. Микросхемы указанных семейств имеют исполнения в различных корпусах, в том числе и в очень миниатюрных, с размером 2 на 2 мм и даже меньше. Применение ПЛИС компании Lattice в качестве программируемых и быстро конструируемых интерфейсных мостов позволит проектировщикам за-действовать в своих разработках недорогие камеры, прикладные процессоры и дисплеи стандарта MIPI.
А что если проектировщик встраиваемой системы хочет применить в своей конструкции недорогой датчик изображения с интерфейсом CSI-2, но используемый сигнальный процессор изображений оснащен только интерфейсом CMOS? Как уже говорилось, одно из важных различий между интерфейсами DSI и CSI-2 заключается в том, как в них реализована настройка регистров датчика изображений. В CSI-2 для этой цели используется отдельная шина I2C. Тем самым задача проектировщика упрощается: содержимое регистров непосредственно передается с датчика изображений в сигнальный процессор изображений по шине I2C, и интерфейс CSI-2 датчика изображений играет роль входной шины интерфейсного моста на базе ПЛИС, а выходом его служит параллельная шина CMOS-процессора изображений (рис. 3)
Рис. 3. Мост для датчика изображений с интерфейсом CSI-2 на базе ПЛИС сверхнизкой плотности
Посредством тех же мостов с интерфейсом CSI-2 можно расширять функциональные возможности разработанных ранее встраиваемых систем. Все в большем количестве приложений – от трехмерных стереоскопических видеосистем до автомобильных видеорегистраторов – требуется несколько датчиков изображений. К сожалению, многие популярные на современном рынке сигнальные процессоры изображений имеют лишь один порт для датчика изображений, при том что их производительности достаточно для двух датчиков.
Интерфейсный мост на два датчика изображений (рис. 4) позволяет проектировщикам встраиваемых систем наращивать количество портов процессора изображений для конструирования новых изделий подобного рода. В этом примере показан двухканальный интерфейсный мост для датчиков изображений автомобильного видеорегистратора с двумя камерами, одна из которых направлена на лобовое стекло, а другая на водителя. Мост обеспечивает сопряжение параллельной шины CMOS каждого датчика изображений с сигнальным процессором изображений. На выходе моста выводятся два изображения в формате 720 P, совмещенные друг с другом по вертикали или горизонтали. В данном случае мост реализован на базе ПЛИС Lattice MachX03 с 1300 логическими ячейками, которая обеспечивает синхронизацию двух датчиков изображений и управление ими. Данные выводятся в формате CSI-2, который воспринимается сигнальным процессором изображений или прикладным процессором.
Рис. 4. Интерфейсный мост на два датчика изображений позволяет расширять функциональность существующих систем
Заключение
Практически в любых областях разработчикам приходится пользоваться всеми доступными техническими достижениями, чтобы свести к минимуму себестоимость, габариты и энергопотребление системы, не жертвуя при этом надежностью. Не является исключением и рынок встраиваемых систем. Во многом подобно рынку IBM PC-совместимых компьютеров в 1990-х годах, стремительно растущий сегодня рынок смартфонов и планшетов на базе архитектуры MIPI предоставляет проектировщикам встраиваемых систем возможность задействовать в своих конструкциях широкий ассортимент недорогих проверенных компонентов, когда требуется решить проблемы совместимости. Семейство программируемых интерфейсных мостов на базе нового класса ПЛИС сверхнизкой плотности позволяет избежать этих проблем и пользоваться новейшими дисплеями, датчиками изображений и прикладными процессорами стандарта MIPI для снижения себестоимости и повышения надежности встраиваемых систем, обеспечивая достаточную для таких систем производительность в режиме реального времени.