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利用fpga桥接DSI与CSI-2到传统总线解决方案

http://www.ec.hc360.com2017年09月25日18:21 来源:电子发烧友T|T

    在二十世纪九十年代,PC毫无疑问是最高性价比的平台,其他领域的工程师意识到如果在他们的非PC应用中采用PC元件,他们可获益于这些低成本和高可靠性的元件。众多嵌入式设计师发扬了这种做法,为终端消费者提供更大的价值。在过去的几年里,PC已经不再是可以利用的高性价比平台。现在,智能手机和平板电脑成为了市场主宰,而PC市场正在萎缩。正如先前的设计师采用低成本的PC元件,如今的工程师同样希望使用为智能手机和平板电脑开发的元器件获得同样良好的效果。

    现在市场上绝大多数的智能手机和平板电脑使用的总线和接口是由移动产业处理器接口(mipi)联盟定义的。mipi联盟成立于2003年,通过为各种移动系统外设,如图像传感器、存储器、显示屏、RF元件和其他移动平台上的器件与应用处理器间的标准硬件和软件接口制定技术规范来推动元件间互连的发展。图2展示了典型的移动平台mipi标准接口。

    显示屏、摄像头和应用处理器可能是嵌入式系统设计者们能够从移动市场中获益最多的mipi标准元件。正如图2展示的,如今的移动系统设计常常包含使用显示屏串行接口(DSI)的LCD显示屏和采用摄像头串行接口(CSI-2)的摄像头图像传感器。嵌入式系统设计者们面对的主要挑战是如何构建嵌入式应用中经常使用的成熟接口和移动系统中mipi联盟定义的接口间的桥接,以充分利用这些成本更低的移动应用元件。

    绝大多数的智能手机和平板电脑使用mipi标准组织定义的总线和接口。例如,显示屏显示接口称为DSI(显示串行接口),图像传感接口称为CSI-2(摄像机串行接口)。mipi标准组织定义应用处理器和众多外围设备的互连,包括图像传感器、存储器、显示屏、射频元件和传感器等等。一些嵌入式设计师甚至想将应用处理器作为他们构建系统的核心。很不幸的是很多这样的设计无法实现,因为现有的软件和功能专为沿用几代的嵌入式处理器而开发,实现这些设计要承担过高的成本。不过仍然有一些设计还是想利用智能手机和平板电脑中的其他元件。实现这些设计时面临的最主要挑战是连接,需要将已成熟应用的接口桥接至大量的mipi标准总线,例如DSI。

    为了更好地说明,让我们想象一个进行了大量软件开发和资金投入的微控制器。假设这个系统设计者想要继续使用这个微控制器,同时又期望能够驱动移动设备中的显示屏。用于显示屏的DSI接口是串行的SLVS信号总线。问题在于微控制器使用的是CMOSRGB或者LVDSflatlink总线来连接LCD显示屏。这和DSI接口是不兼容的,因此这两个器件无法正常工作。

利用fpga桥接DSI与CSI-2到传统总线解决方案

    之前,设计师只能放弃在嵌入式设计中使用低成本DSI显示屏的想法,除非用于桥接的ASIC的成本是合理的。这并不是个例,在大量主流的设计中设计师不得不采用昂贵的显示屏。幸运的是,现在已经有低成本、易于配置的解决方案可以解决这个问题。事实上这些解决方案允许几乎所有的嵌入式设计采用低成本的DSI显示屏。

    莱迪思最近发布的一套解决方案利用超低密度(ULD)fpga桥接mipiDSI和CSI-2接口到大量的传统总线。这些低成本、低功耗的fpga产品和mipi参考设计被设计用来构建一个理想的桥接芯片,能将DSI显示屏连接至各种嵌入式微处理器或者微控制器。

    举一个例子,我们假设想要使用的微控制器带有CMOSRGB888(24位色彩总线)显示接口。第一步需要确认如何对DSI显示屏的配置存储器进行编程。大多数情况下微控制器通过I2C总线进行配置。但是DSI不能接受I2C对显示屏进行配置。DSI通过串行数据通道D0接收显示指令设置(DCS)。于是,fpga需要将微控制器发出的I2C指令转换为一系列DCS指令来配置DSI显示屏。一旦对显示屏的编程完毕,fpga就配置为接收RGB888接口的数据。假设RGB888总线输出的分辨率与DSI显示屏的分辨率一样,下一步就需要将并行总线转换成串行DSI总线。如果微控制器输出的分辨率和显示屏的分辨率不一样,fpga可对图像进行缩放。在这两种情境下,都必须要对DSI接口的数据输出通道的数量进行配置。配置完成后,ULDfpga将输出一个DSI发送接口来驱动DSI显示屏。

    当面临应用处理器与非DSI标准的LCD显示屏的互连需求时,又该如何实现?虽然有一些应用处理器拥有不止一种显示屏接口总线,但其中大多数只采用DSI标准。于是在先前章节中讨论过的类似挑战又出现了。需要应用处理器将其DSI信号输出到LCD显示屏,类似于LVDSflatlink总线。相同的ULDfpga也可用作此类桥接的解决方案。在这种类型的设计中,DSI将作为fpga的输入总线,LVDS显示屏由fpga驱动。

    现在设计师们可以使用低成本的ULDfpga器件桥接至DSI和CSI-2接口,这样就能使用大量移动设备中的元件实现独一无二的设计。正如在PC时代采用PC元件协助嵌入式设计降低成本,在莱迪思半导体公司推出的ULDfpga器件和DSI与CSI-2解决方案的帮助下,设计师也可从使用各种移动设备元件中获益,例如显示屏、应用处理器和图像传感器。

责任编辑:马兰

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