Flessibilità e programmabilità

Lo scorso anno Lattice Semiconductor ha introdotto un’innovativa soluzione di bridging video per consentire ai progettisti di utilizzare più facilmente i processori, display e sensori di ultima generazione. Questo dispositivo, denominato CrossLink, fa fronte ai problemi che sorgono nell’attuale settore in rapida evoluzione delle interfacce I/O, offrendo ai progettisti un nuovo modo per sviluppare soluzioni di bridging compatte e a bassa potenza, dalle prestazioni elevate. CrossLink definisce una nuova classe di dispositivi programmabili per specifiche applicazioni o pAssp (Programmable application specific standard product) che combinano la flessibilità e il tempo ridotto di introduzione sul mercato di un Fpga con l’ottimizzazione del consumo di potenza e delle funzioni di un Assp. È ovvio perché il nuovo dispositivo sia così interessante: offre la soluzione di bridging Mipi D-Phy più veloce del settore, grazie a una risoluzione Uhd di 4K con larghezza di banda pari a 12 Gbit/s, e al tempo stesso assicura il funzionamento con basso consumo di potenza in un compatto package di 6 mm2 per applicazioni mobili. Per i progettisti che cercano di mettere a frutto le innovazioni esistenti nell’attuale generazione di processori mobili, realizzare la transizione alle interfacce standard Mipi e preservare gli investimenti effettuati in sensori o display legacy, CrossLink presenta un modo molto interessante e a prezzo accessibile per integrare standard differenti per interfacce video. Lo scoro settembre, Lattice ha anche annunciato l’introduzione di dispositivi di bridging CrossLink per sistemi Adas e applicazioni di infotainment. Le case automobilistiche integrano un numero crescente di display e sensori di immagini a costo contenuto per mantenere il passo con i requisiti tecnologici sempre più complessi e pertanto dovranno far fronte ai disadattamenti delle interfacce fra sensori, display e processori delle applicazioni. CrossLink le aiuterà a rispondere a tali esigenze oltre a ridurre il costo complessivo, il consumo di potenza e l’ingombro. Inizialmente, gli ingegneri Lattice, sulla base dei commenti dei clienti, si sono concentrati nell’offrire soluzioni di bridging per le interfacce di video e fotocamere, display, legacy e mobili più diffuse. Un pAssp presenta due hard block Mipi D-Phy circondati da un Fpga fabric per piattaforme mobili. Lo stadio I/O programmabile sul dispositivo supporta un’ampia gamma di popolari interfacce: Mipi D-Phy, Mipi Csi-2, Mipi Dsi, Cmos, Rgb, Mipi Dpi, Mipi Dbi, subLvds, Slvs, Lvds e OpenLdi. Le tipiche applicazioni iniziali erano semplici conversioni di interfacce Mipi Csi-2, Mipi Dsi, Rgb, Cmos, OpenLdi, Lvds e Slvs nonché l’unione o la divisione di più interfacce su sensori di immagine, processori di applicazioni e display. Mentre i potenziali clienti andavano scoprendo ulteriori dettagli su CrossLink, tuttavia, hanno iniziato a rivolgersi a Lattice con problemi che rappresentano leggere permutazioni rispetto alla funzionalità precedente dei loro sistemi. Nella maggior parte di queste applicazioni non esiste alcuna soluzione di bridging e l’applicazione ha un ambito troppo limitato per giustificare il costo dello sviluppo di un Assp autonomo. Sfruttando la programmabilità di CrossLink, i progettisti stanno sviluppando nuove soluzioni finora mai considerate. Inoltre, l’elevato livello di programmabilità di CrossLink consente agli sviluppatori di individuare nuove applicazioni.

Nuove soluzioni di bridging video

Lo scorso febbraio Lattice ha annunciato la disponibilità di cinque nuove applicazioni per CrossLink, sottolineando la flessibilità del dispositivo per rispondere alle esigenze del settore del bridging video, in rapida evoluzione. Le prime tre mettono in rilievo nuove soluzioni di bridging video, mentre le ultime due sono utilizzabili per la conversione di interfacce tradizionali.

  • Ripetitore Csi-2 - Questa nuova soluzione IP è impiegabile per un vasto ventaglio di applicazioni. In sistemi di dimensioni notevoli, l’uscita di un sensore di immagini può degradarsi mentre il segnale si propaga nel sistema, in genere, da un modulo attraverso un cavo flessibile a un connettore e attraverso una scheda di circuiti stampati. Al crescere delle dimensioni del sistema, un segnale ad alta velocità e bassa potenza può degradarsi rapidamente. In questo esempio, il ripetitore riceve il segnale all’uscita del connettore, elimina le spurie e lo rigenera attraverso la scheda di circuiti stampati. La funzione ripetitore di CrossLink consente ai progettisti di integrare più facilmente videocamere Csi-2 in sistemi più grandi. Il ripetitore è utile anche in applicazioni in cui vi siano problemi con la creazione dei pacchetti e la temporizzazione tra il sensore di immagini e il processore delle applicazioni. In alcuni casi, il progettista deve ricostruire o riorganizzare alcuni pacchetti prima che il processore possa accettare i dati. Inoltre, alcune videocamere impiegano un overhead aggiuntivo nel frame video all’esterno della regione dei pixel attiva. In questi sistemi a volte risulta utile scontornare o ridimensionare l’immagine prima che questa raggiunga il processore delle applicazioni. Utilizzando l’Fpga fabric del dispositivo CrossLink di Lattice, i progettisti possono programmare il ripetitore Csi-2 per eseguire questo tipo di operazione con un livello elevato di granularità.
  • Splitter Csi-2 - In alcune applicazioni di dispositivi mobili, drone e automobilistiche in cui vengono eseguite funzioni di visione artificiale, i progettisti devono inviare la stessa uscita da una videocamera Csi-2 a due processori. Questa soluzione Ip, ossia lo splitter Csi-2, può essere molto utile in sistemi che presentano un processore delle applicazioni standard e un processore secondario per visione artificiale o immagini speciali. Dividendo il segnale Csi-2 in modo da inviarlo a ciascun processore separatamente, il processore delle applicazioni può visualizzare i dati dell’immagine direttamente su un monitor o attivare funzioni di interattività con l’utente mentre il processore secondario può utilizzare gli stessi dati per eseguire analisi o perfezionare l’immagine per applicazioni di fascia alta.
  • Multiplazione/fusione 4:1 da Csi-2 a Csi-2 - Il numero di videocamere utilizzato in un numero crescente di applicazioni aumenta rapidamente. Ad esempio, nell’attuale generazione di autoveicoli e drone, quattro videocamere sono considerate un numero tipico. All’aumentare del numero di videocamere, spesso i progettisti devono acquisire le uscite di quattro sensori di immagini e unirne due in una singola uscita Csi-2. Tramite CrossLink, ora possono utilizzare un pin Gpio per selezionare qualsiasi set di due videocamere di cui desiderino avvalersi.

Soluzioni Ip aggiornate

Mentre le tre nuove soluzioni Ip sopra descritte aiuteranno i progettisti a usare CrossLink per gestire meglio la larghezza di banda, Lattice continua ad ampliare la linea di prodotti tradizionali di bridging con soluzioni che convertono un formato in un altro.

  • Da 2:2 Lvds a Mipi Dsi - Il primo esempio è rappresentato da un nuovo bridge 2:2 da Lvds/FPD-Link/OpenLDI a Mipi Dsi. In applicazioni in cui i requisiti sulla larghezza di banda diventano rapidamente più complessi, come cuffie per realtà virtuale, sistemi di infotainment nelle auto e apparecchiature industriali di visione artificiale, i progettisti devono consentire l’uso di display mobili a risoluzione superiore. Grazie a questa nuova soluzione IP, possono attuare la conversione da un’interfaccia Lvds Dual-Link a due uscite Mipi Dsi. Tale funzionalità offre la flessibilità necessaria per usare nel progetto un display ad alta risoluzione o due display a risoluzione inferiore.
  • Da Cmos a 300 MHz a Mipi Dsi/Csi - Al tempo stesso, numerose soluzioni preesistenti per applicazioni quali proiettori, realtà virtuale o aumentata, videoconferenze, decoder e sistemi di infotainment nelle auto incorporano processori e videocamere che offrono funzioni preziose ma di utilità limitata poiché sono compatibili solo con Cmos a elevata frequenza del bus. Ad esempio, alcuni dispositivi sono dotati di un’interfaccia Cmos o Rgb in grado di funzionare sino a 300 MHz, ma che ha bisogno di un upgrade ai fini della compatibilità con Csi-2. Analogamente, alcuni processori non sono compatibili con Cmos a 300 MHz ma possono supportare Dsi o Csi-2. Questo bridge ora consente ai progettisti di eseguire la conversione a display Mipi Dsi o videocamere Csi-2 a risoluzioni fino a 4K.

Supporto allo sviluppo

Per accelerare le fasi di sviluppo, Lattice offre la scheda LIF-MD6000 Master Link che consente ai progettisti di valutare il dispositivo CrossLink ed è utilizzabile con la soluzione CrossLink IP gratuita disponibile nel software di progettazione Diamond di Lattice. Per rispondere alle esigenze di integrazione dei sistemi, il kit include schede di espansione del collegamento I/O breakout e Sma. La scheda LIF-MD6000 Master Link include anche un connettore Mini-Usb Tipo B per programmare il dispositivo CrossLink nonché un Fpga MachXO3 utilizzabile per ulteriori risorse periferiche e ingressi/uscite universali. Lattice fornisce anche schede di espansione per Raspberry Pi, mettendo quindi in grado gli utenti di collegare due videocamere Mipi Csi-2 attraverso CrossLink a un processore Raspberry Pi.

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