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[導讀]如今,在車用、工業、消費電子領域,已普遍搭載嵌入式視覺模塊,大多設備都已經開始有了“眼睛”。就近期大熱的華為智慧屏來說,也搭載了攝像頭和相關的處理模塊,使用上了AI視覺。但隨著發展而來的,必然掀起市場的“波瀾”,市場的需求總是隨之而變,那么如何應對嵌入式視覺市場之“變”?

如今,在車用、工業、消費電子領域,已普遍搭載嵌入式視覺模塊,大多設備都已經開始有了“眼睛”。就近期大熱的華為智慧屏來說,也搭載了攝像頭和相關的處理模塊,使用上了AI視覺。但隨著發展而來的,必然掀起市場的“波瀾”,市場的需求總是隨之而變,那么如何應對嵌入式視覺市場之“變”?

為加速工業、汽車、計算和消費電子應用的設計,萊迪思半導體公司(Lattice)宣布推出CrossLinkPlus™ FPGA系列產品,適用于采用MIPI D-PHY的嵌入式視覺系統。21ic中國電子網記者受邀參加此次新品發布會現場,萊迪思半導體亞太區產品市場部總監陳英仁現場為記者解答相關問題。

 

變:嵌入式視覺應用市場需求的演變

 

現如今,嵌入式視覺應用的市場需求已發生巨大的演變。首先,使用者需要的是無縫視覺體驗的嵌入式視覺系統。例如手機輕觸即亮,這種靈敏的體驗除了消費類電子外,在工業、車用同樣具有重要的作用。

第二,嵌入式視覺各類應用都廣泛采用MIPI組件。據陳英仁解釋,過去十年來手機近乎成為電子出貨量最大的產品,所以手機通訊協議MIPI也隨之成為最常見的協議,對于產業鏈的影響便是使MIPI協議相關零件,諸如攝像頭、處理器、屏幕性價比非常高。當然,不僅限于消費類電子,其他產業也正在開始使用MIPI協議降低成本。

第三,市場需要使用簡單的解決方案應對日益復雜的系統架構。近年來,智能汽車上搭載的創新設備趨近于超大的移動設備,車聯網、ECU、AI等愈來愈復雜的系統使得市場急需簡單的解決方案保證系統在升級過程中暢通無阻。

第四,傳統的嵌入式視覺應用處理器的接口和處理能力有限。一般來說只有1-2個,難以處理多個傳感器的場景。在工業和車載甚至是消費領域,產品總是被搭載越來越多的視覺應用傳感器,但由于處理器接口有限,客戶需要能夠聚合多個傳感器,以及可編程的解決方案。

第五,每種類型的顯示屏都需要定制ASIC。過去,傳統的應用處理器對應相對的顯示屏一般適配的都是固定的大小,但現如今屏幕除了TFT、OLED以外,還要接通到LED上,甚至可能需要用到電子光學屏。這些都是新技術,這種情況下,客戶需要靈活的可編程解決方案。

 

并:MIPI+內嵌閃存+小尺寸低功耗=CrossLinkPlus

 

CrossLinkPlus™ FPGA系列產品是結合MIPI、瞬時啟動和FPGA的靈活性的“三位一體”的產品。在MIPI方面,加入了MIPI D-PHY,性能更高同時更加省電,在單通道上可達到1.5G;在瞬時啟動上,該系列產品內嵌閃存,可實現瞬間啟動,舉個例子來說便是倒車的場景,如需等待幾秒啟動則毫無意義;在可編程IO方面,支持很多不同的協議,包括:SubLVDS、LVDS、SLVS2000、CMOS,這些都是工業常用的協議。

結合MIPI、瞬時啟動和FPGA的靈活性的CrossLinkPlus

圖1:結合MIPI、瞬時啟動和FPGA的靈活性的CrossLinkPlus

具體來說,CrossLinkPlus™ FPGA系列產品在嵌入式視覺方面具有以下優點:

第一,具有無縫的視覺體驗。對于人眼來說大概經過15ms人腦才會感知圖像,CrossLinkPlus最大程度減少啟動時的視覺假象,從規格參數來看在10 ms內可瞬時配置,而據實際測試表明,整個喚醒時間甚至可控制在6ms以下。

第二,這是一款優化的小尺寸、低功耗的MIPI D-PHY FPGA。MIPI D-PHY的加入,使得整體的帶寬增加,可獲得更高的分辨率的攝像頭或高分辨率顯示屏轉接,并且功耗有所降低。當然不僅此而已,值得一提的是,很多嵌入式系統為追求穩定性并沒有安裝風扇散熱,而是單純靠散熱片,該產品通過MIPI D-PHY的低功耗減少散熱和小尺寸,也可減少散熱方面的成本。

優化的小尺寸、低功耗MIPI D-PHY FPGA速度和面積

圖2:優化的小尺寸、低功耗MIPI D-PHY FPGA

第三,支持豐富的連接標準。FPGA的靈活性體現在可以非常容易地進行多接口轉換,將不同的器件連接在一起。CrossLinkPlus支持車用、工業、消費類電子常見的協議標準,通過SubLVDS、LVDS、并行接口、MIPI等將攝像頭、顯示屏、處理器等靈活地結合在一起。

第四,具有3.5mm x 3.5mm的封裝。小尺寸可以讓客戶將產品做得更小,發揮更多的空間。

第五,靈活性高,匹配各類系統架構。實際解決的問題主要在四個方面上:傳感器橋接、傳感器聚合、MIPI信號分隔或復制、顯示橋接。上文也有提到傳統的嵌入式視覺應用處理器的接口和處理能力有限,CrossLinkPlus能聚合多個傳感器,還能預處理數據,減少處理器的負載。另外,在不同顯示屏上,CrossLinkPlus適用于不同的顯示屏設計。

從實際上來講,工業視覺的處理器傳統是選擇SubLVDS處理器,通過CrossLinkPlus協議的橋接,可以選擇MIPI D-PHY方面的視覺處理器來降低成本;同樣在傳感器的聚合上也是工業上的常見操作。

在顯示屏方面,現在工業存在許多非標尺寸的顯示屏,CrossLinkPlus FPGA系列便非常適合這些非標場景或新場景;另外,FPGA在顯示屏的“多合一”或“二合一”上則具有更獨特的價值,CrossLinkPlus均可以輕松實現。

CrossLinkPlus系列靈活性高,匹配各類系統架構

圖3:CrossLinkPlus系列靈活性高,匹配各類系統架構

第六,CrossLinkPlus具有極高的性價比和現成的IP幫助加速開發。FPGA其實一直在價格和設計門檻上擁有很大的問題。

據陳英仁介紹,對于熟悉Lattice的客戶來說應該比較了解,Lattice系列產品在大部分應用場景下擁有極高的性價比;對于一些不熟悉FPGA的使用者來說,CrossLinkPlus擁有免費和預驗證的視頻IP和參考設計幫助加速開發,讓開發人員將設計資源投入到高價值功能的開發,具體包括:接收器、發送器、轉換器。

CrossLinkPlus擁有現成的IP和參考設計

圖4:CrossLinkPlus擁有現成的IP和參考設計

 

伴:非?粗刂袊袌

 

Lattice一直在FPGA的小巧、靈活和實用性方面都非常出色,此次推出的CrossLinkPlus產品與前一代CrossLink產品相比最大的特色便是內嵌其中的閃存。正因無需外掛SDI Flash,一方面PCB擁有了更多的設計空間,另一方面超快的開機時間則讓用戶擁有非常好的體驗。

據陳英仁現場介紹,假如使用前一代CrossLink產品的客戶想要使用CrossLinkPlus可以無縫接軌移植,因為兩者的封裝尺寸同樣是3.5mm x 3.5mm。正如上文所述的優點,CrossLinkPlus可為各類應用實現嵌入式視覺

CrossLinkPlus為各類應用實現嵌入式視覺

圖5:CrossLinkPlus為各類應用實現嵌入式視覺

萊迪思半導體產品營銷經理Peiju Chiang表示:“由于OEM廠商希望在MIPI生態系統驅動的規模經濟中獲益,所以MIPI D-PHY被廣泛應用于從工業控制設備顯示到AI安全攝像頭等各類應用。萊迪思的全新CrossLinkPlus FPGA結合了靈活的可編程性和FPGA的快速并行處理能力以及視覺應用專用的硬件、軟件、預先驗證的IP和參考設計。這讓OEM可以將更多的時間用于開發創新的應用,而不必在那些沒有任何競爭優勢的普通功能上浪費時間。”

據了解,目前,CrossLinkPlus現提供樣片,試用客戶的設計已正常運行,軟件和IP均已準備就緒。

CrossLinkPlus系列產品特性

圖6:CrossLinkPlus系列產品特性

眾所周知,目前中國的嵌入式視覺市場正在蓬勃高速發展之中,琳瑯滿目的相關產品不免擁有許多非標尺寸的顯示屏或者兼容性問題,CrossLinkPlus FPGA系列剛好擁有著極強的橋接性能和靈活性,另外在性價比上也對于看中價格的廠商有著無與倫比的重要性。

Lattice一向非?粗刂袊袌,據陳英仁透露,針對中國市場的研發與規劃一直在進行之中。

當然,提到FPGA不免也會提到工藝問題,陳英仁表示,此前有分析師提到28 nm產品,此次推出的產品并非28 nm產品,還是40 nm產品。據陳英仁透露,在下一代中中,28 nm技術將會應用。

 

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