物聯(lián)網(wǎng)將促進(jìn)影像傳感器的發(fā)展

 Lattice Semiconductor工程師Tom Watzka日前指出，MIPI聯(lián)盟(MIPI Alliance)開發(fā)的相機(jī)串列界面(Camera Serial Interface-2﹔MIPI CSI-2)規(guī)格問世后，帶動(dòng)虛擬頻道(Virtual Channels)出現(xiàn)并開始幫內(nèi)嵌工程師可在單一I/O埠整合多種傳感器數(shù)據(jù)串流，因而降低整體設(shè)計(jì)過程與利用大量影像傳感器的應(yīng)用所需的耗能。另外，借由FPGA的可重新程序設(shè)計(jì)、效能與尺寸等特性，更可讓客戶更容易增加支持虛擬頻道。

據(jù)報(bào)道，由于無人機(jī)、智能車與擴(kuò)增實(shí)境或虛擬實(shí)境裝置都使用多個(gè)影像傳感器捕捉其操作環(huán)境數(shù)據(jù)，而且為了提供系統(tǒng)所需的圖像數(shù)據(jù)，每顆傳感器都須連接至系統(tǒng)應(yīng)用處理器(AP)，而增加設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)。

首先是AP連接至感傳感器的I/O埠數(shù)量有限，第二是無人機(jī)等裝置尺寸小，采用的元件必須小。Watzka指出，解決I/O埠數(shù)量有限問題可通過使用虛擬頻道，其最高可整合16個(gè)不同傳感器串流成為單一串流，至于最適合搭配的硬件則是FPGA。

另外，據(jù)Semico Research指出，車用、無人機(jī)與AR/VR裝置應(yīng)用已成為帶動(dòng)使用傳感器最大來源，預(yù)計(jì)2022年，影像傳感器出貨量將來到15億顆。

不過，上述應(yīng)用需要多種傳感器來捕捉數(shù)據(jù)，另外，更多傳感器也會(huì)增加有線連接至裝置電路板AP的密度，而增加設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

目前連接鏡頭傳感器至AP受歡迎的標(biāo)準(zhǔn)是MIPI CSI-2，可將多種不同數(shù)據(jù)串流整合，不過，整合不同影像傳感器串流至單一影片串流仍有挑戰(zhàn)。

以無人機(jī)為例，該裝置可能使用高分辨率影像傳感器與較低分辨率IR傳感器，兩種傳感器有不同影格率、分辨率與與頻寬而無法同步。因此，為了掌握不同影片串流，每個(gè)CSI-2數(shù)據(jù)封包都需要標(biāo)簽虛擬頻道識(shí)別碼，以便AP可處理每個(gè)封包。除了封包標(biāo)簽(packet tagging)之外，結(jié)合數(shù)據(jù)串流也需要被同步的數(shù)據(jù)負(fù)載。因此，采用橋接器支持虛擬頻道可解決上述問題。

Watzka表示，F(xiàn)PGA可讓每個(gè)傳感器輸入采用平行數(shù)據(jù)路徑，讓每個(gè)路徑都有各自時(shí)域(clock domain)，在虛擬頻道結(jié)合階段時(shí)可讓每個(gè)時(shí)域被同步，省去AP處理負(fù)擔(dān)。

Lattice Semiconductor推出的CrossLink FPGA可提供性能、尺寸與功耗整合。該FPGA提供2個(gè)4通道D-PHY收發(fā)器，每個(gè)埠實(shí)體層運(yùn)行速率6Gb/s，大小僅6平方公厘并可支持最多15個(gè)源同步，但耗能不到100mW。