嵌入式系统开发商正在利用移动处理器的创新、广泛接受的 MIPI 标准接口以及新一代低成本图像传感器和显示器来构建高性能低成本产品，但仍需要解决许多挑战。
随着性能的快速提升，如何预测所需接口的类型和数量？ 在使用这些处理器的同时，如何使用这些处理器来获得传统显示器和/或图像传感器的价值？ 如何快速、低成本地桥接不同的接口类型，确保设计成功？
本文将介绍迁移到新接口和桥接新旧设备相关的影响和设计问题，并介绍一些可行的解决方案和应用方法。
桥接新的视频接口 人们对创新的低成本视频桥接解决方案的需求正在增加。 例如，构建监控系统、无人机或数码单反相机的设计人员都希望使用最新创新的热门移动应用处理器 (AP)。 为此，他们通常必须将信号从专有的传统图像传感器接口转换为大多数 AP 上使用的移动 MIPI CSI-2 图像传感器接口。
如果设计师构建下一代虚拟现实 (VR) 耳机，则需要将来自单个 MIPI DSI 接口的视频转换为两个 MIPI DSI 显示器。 这不仅提高了系统性能，而且产品沉浸感更强（图1）。 如果AP只提供单一的DSI接口或已经专门用于其他特性的可用接口之一，如何支持这些新兴应用？
同样，人机界面 (HMI) 解决方案或智能显示器的开发人员也可能希望保留对工业级显示器的巨额投资的价值。 但要做到这一点，他们必须从 OpenLDI/LVDS 或专用接口桥接器接收移动 AP 上的 CSI-2 接口。
有时，您可能需要将多个视频流放到更大的帧输出中，以创建深度感知或增强现实系统。 此时，可以及时捕捉位于相机传感器和图像处理器之间的桥接解决方案，以及时捕捉多个 CSI-2 输出并实现最小延迟。 这需要通用引脚控制。 多个合成视频流也需要共享同一个时钟，在某些情况下，可能需要单独的上电程序。 要实现每个功能，您需要轻松定制 I/O。
MIPI移动处理器的应用甚至已经深入到传统的工业应用，比如汽车制造。 随着汽车电子设备和摄像头数量的不断增加，高级辅助驾驶系统（ADAS）和信息娱乐声纳需要更多的视频桥接器。
摄像头最初是为了帮助驾驶员在倒车时观察而开发的，现在制造商使用摄像头来提供车辆的全方位视角。 例如，一些汽车制造商正在将后视镜替换为摄像头，从而减少空气阻力并提高燃油效率。 设计者构建的视频桥接解决方案使制造商能够汇总多个图像传感器的数据，并通过单个 CSI-2 接口将其传输到 AP。
通用开关为了解决基本桥接方案的需求，设计者一般使用通用开关。 德州仪器 (TI) 的 HD3SS 3212 是通用 2 通道多路复用器/多路分解器无源开关的典型示例，用于在电路板上的两个位置之间传输信号（图 XNUMX）。 2）。 该器件兼容 MIPI DSI/CSI、FPDLINKII、LVDS 和 PCIe Gen IIII 标准，支持高达 10 Gbps 的数据速率。
设计人员可以将该器件用于需要 0 至 2 V 共模电压范围和 1800 mVPP 差分幅度的任何接口应用。 自适应跟踪确保通道在整个共模电压范围内保持不变。
HD3SS3212 附带各种工具和支持软件，包括用于 USB Type-C 迷你底座板的评估模块和评估板，以及支持视频和充电的参考设计。
可编程解决方案解决此问题的另一种方法是使用半定制或定制的视频桥接解决方案。 然而，这些解决方案通常侧重于适用范围相对较窄的应用，具有较长的开发周期和较高的非正规工程（NRE）成本，ASIC 是一个典型。
为了弥补通用和定制视频桥之间的差距，视频桥需要结合设计灵活性和较短的 FPGA 开发周期，以及特定应用标准产品 (ASSP) 的功能。 对于这些功能，我们不妨了解一下莱迪思半导体 Crosslink LIF-MD6000 主链路评估板及其可编程 ASSP (PASSP)（图 3）。 CrossLinkIF-MD6000 附带评估板，在莱迪思的 Diamond 设计软件中充当空闲 IP。 每个 PASSP 通过移动 FPGA 结构围绕着两个 MIPI D-PHY 硬块。 每个 MIPI D-PHY 模块最多有四个数据通道和一个时钟，用于支持传输和接收（TX 和 RX）。 D-PHY 传输高达 4K 超高清分辨率，速率为 12 Gb/s。 两组可编程 I/O 支持多种接口和协议，包括 Mipi D-PHY、MIPI CSI-2 和 MIPI DSI，以及 CMOS、RGB、MIPI DPI、MIPI DBI、SUBLVDS、SLVS、LVDS 和 OpenLDI。
相邻的 FPGA 结构包括 5 个、936 个 LUT、180 KB 的块 RAM 和 47 KB 的分布式 RAM。 LUT 沿可编程功能单元 (PFU) 中的专用寄存器分布，用作逻辑、算法、RAM 和 ROM 功能的基本组件。 可编程路由网络连接到 PFU 块。
可编程 I/O 组的 SYSMEM 嵌入式块 RAM (EBR)、嵌入式 I2C 和嵌入式 MIPI D-PHY 分布在 PFU 列之间。 PFU 模块可以通过莱迪思的 Diamond 设计软件进行配置，并对每个设计进行布线。
配置和设置程序有多种支持工具和软件可供选择。 除了桥接设备，LIF-MD6000 主链路评估板还为 FTDI 添加了 Mini USB B 型连接器。 使用 SPI 将 FTDI 添加到 CrossLink 电路，使用 JTAG 和 GPIO 资源将 FTDI 添加到 X03LF 设备。 同时，您还可以浏览多个演示、可选的 TX/RX 链接板信息和其他文档。 该套件还包括两个接口板，LIFMD-IOL-EVN SMA IO 连接接口板和一个分支 IO 链路板。 此外，LIF-MD6000 Raspberry PI 开发板包括参考设计和 CrossLink 软 IP，用于将两个 Raspberry PI 图像传感器连接到 Raspberry PI 处理器板。
为了简化和加速开发，莱迪思半导体为四种常见的视频桥接解决方案提供了预设计软 IP 模块。 第一个解决方案展示了如何将多个 CSI-2 图像传感器桥接到单个 CSI-2 输出（图 4）。 该解决方案适用的应用包括设计中的 AP 没有提供足够的接口来支持图像传感器的数量，或者图像传感器和图像数据之间的处理延迟。
第二种方案侧重于1:2和1:1 DSI显示接口桥接。 这个 IP 目标超出了对不断上升的带宽要求的显示能力，同时处理器继续提供高性能接口功能。 通过将旧显示器更换为新显示器，您可以在升级时保留大量 AP 输入。 该桥接器还可以将单个源的输出扩展到两个 DSI 显示器而不是一个。
第三个示例解决方案在使用 LIF-MD6000 设备时提供了 CMOS 到 MIPI D-PHY 接口的关键 IP。 尽管 Mipi D-PHY 最初是为解决智能手机和显示器中的互连而开发的，但许多处理器和显示器现在仍在使用 RGB、CMOS 或 MIPI D-PHY 接口。 在RGB接口的处理器和MIPI DSI接口的显示器之间，或者在MOS接口的摄像头和CSI-2接口的处理器之间，该解决方案可以充当桥梁。
第四个相机接口桥接器解决了AP与早期图像传感器不匹配的问题。 尽管现在许多 AP 使用 MIPI CSI-2 接口，但一些高分辨率图像传感器使用专用的 sub-LVDS 输出格式。 这个桥接解决了两种接口类型不兼容的问题。 该桥接器还可用于LVDS、CSI-2、HISPI等格式的相互转换。
总结 随着设计人员为移动手持设备开发的组件越来越多，应用范围越来越广，他们经常会遇到系统中无法直接连接的设备。 有时 AP 上的接口类型或数量与系统的图像传感器或显示器不匹配。
对于一些基本的复用器/解复用器应用，现成的标准模拟开关可以满足需求。 然而，随着设计人员执行一些更复杂的桥接任务，例如转换无争议的接口、组合多个视频流或将视频流拆分为多个接口，基于 FPGA 的可编程桥接解决方案具有许多优势。
首先，这些解决方案允许你使用旧设备的现有输入，即使你使用图像传感器和MIPI接口的MIPI接口，它仍然适用。 其次，通过不同接口的多个设备之间的桥接，这些桥接解决方案让您可以选择更多的组件。
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