物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用帶動影像傳感器裝置量

Lattice Semiconductor工程師Tom Watzka日前指出，MIPI聯(lián)盟（MIPI Alliance）開發(fā)的相機串列界面（Camera Serial Interface-2﹔MIPI CSI-2）規(guī)格問世后，帶動虛擬頻道（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、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)報道，由于無人機、智能車與擴增實境或虛擬實境裝置都使用多個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、無人機與AR/VR裝置應(yīng)用已成為帶動使用傳感器最大來源，預(yù)計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，更多傳感器也會增加有線連接至裝置電路板AP的密度，而增加設(shè)計挑戰(zhàn)。

目前連接鏡頭傳感器至AP受歡迎的標準是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CSI-2數(shù)據(jù)封包都需要標簽虛擬頻道識別碼，以便AP可處理每個封包。除了封包標簽（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可讓每個傳感器輸入采用平行數(shù)據(jù)路徑，讓每個路徑都有各自時域（clock domain），在虛擬頻道結(jié)合階段時可讓每個時域被同步，省去AP處理負擔。

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4通道D-PHY收發(fā)器，每個埠實體層運行速率6Gb/s，大小僅6平方公厘并可支持最多15個源同步，但耗能不到100mW。