FPGA怎樣應對嵌入式視覺市場之“變”？

如今，在車用、工業(yè)、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(fā)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(yè)、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(tǒng)。21ic中國電子網記者受邀參加此次新品發(fā)布會現(xiàn)場，萊迪思半導體亞太區(qū)產品市場部總監(jiān)陳英仁現(xiàn)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(xiàn)如今，嵌入式視覺應用的市場需求已發(fā)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(tǒng)。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(yè)、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(jù)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(xié)議MIPI也隨之成為最常見的協(xié)議，對于產業(yè)鏈的影響便是使MIPI協(xié)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(yè)也正在開始使用MIPI協(xié)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(tǒng)架構。近年來，智能汽車上搭載的創(chuàng)新設備趨近于超大的移動設備，車聯(lián)網、ECU、AI等愈來愈復雜的系統(tǒng)使得市場急需簡單的解決方案保證系統(tǒng)在升級過程中暢通無阻。

第四，傳統(tǒng)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(yè)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xié)議，包括：SubLVDS、LVDS、SLVS2000、CMOS，這些都是工業(yè)常用的協(xié)議。

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(yōu)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(guī)格參數(shù)來看在10 ms內可瞬時配置，而據(jù)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(yōu)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(tǒng)為追求穩(wěn)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。

圖2：優(yōu)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(xiàn)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(yè)、消費類電子常見的協(xié)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(fā)揮更多的空間。

第五，靈活性高，匹配各類系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)，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(yè)視覺的處理器傳統(tǒng)是選擇SubLVDS處理器，通過CrossLinkPlus協(xié)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(yè)上的常見操作。

在顯示屏方面，現(xiàn)在工業(yè)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，F(xiàn)PGA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(xiàn)。

圖3：CrossLinkPlus系列靈活性高，匹配各類系統(tǒng)架構

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

據(jù)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?lián)碛袠O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(fā)，讓開發(fā)人員將設計資源投入到高價值功能的開發(fā)，具體包括：接收器、發(fā)送器、轉換器。

圖4：CrossLinkPlus擁有現(xiàn)成的IP和參考設計

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