概述

嵌入式视觉系统是现代应用大量高级功能的核心,包括增强视觉、汽车、机器视觉、医疗以及智慧城市摄像头等。现代视觉系统需要高分辨率、高帧速率以及不断提升的像素深度,这为数据速率和内存带宽带来了巨大的挑战。AMD 为摄像传感器采集与显示提供了基于 MIPI 的成本优化型与高性能解决方案,支持 D-PHY、CSI-2 和 DSI 协议。同时,AMD 提供了丰富的图像信号处理 IP,支持颜色转换、校正、平衡以及其他图像传感器应用所需的处理操作。AMD 器件的灵活性有助于满足各种设计的独特需求,并帮助开发者实现这些需求,同时打造差异化解决方案。

AMD MIPI IP 核

CSI-2

接收器和发射器控制器子系统

  • 对于 MIPI CSI-2 发射器,支持 1-4 个 D-PHY 通道
  • 对于 MIPI CSI-2 接收器,支持 1-4 个 D-PHY 通道和 1-3 个 C-CPHY 通道
  • D-PHY 的线速率范围为 80 到 4500 Mb/s,C-PHY 的线速率范围为 400 到 4500 Msps
  • 支持多种数据类型(RAW、RGB、YUV)
  • 支持每时钟周期处理 1、2、4、8 个像素
  • 基于虚拟通道 (VC) ID 的过滤
  • 配备 AXI4 兼容接口,并支持 4K 分辨率图像传感器和处理器
  • 内部 D-PHY/C-PHY 支持直接连接到图像源
  • 资源数量少

DSI

接收器和发射器控制器子系统

  • 支持 1-4 通道
  • 通过标准 PPI 接口与 D-PHY 和 C-PHY 双向通信
  • 支持所有强制数据类型
  • 支持 1 至 4 个虚拟通道的可编程传输结束包 (EoTp) 生成功能
  • 低功耗 (LP) 及超低功耗 (ULP) 模式生成
  • 多信道互操作性
  • 为数据包报头生成 ECC
  • 为数据字节生成 CRC(可选)
  • 根据数据格式转换像素字节
  • 可访问更多寄存器的 AXI4-Lite 接口
  • 输入视频流符合 AXI4 标准

AMD 器件能够支持多种 MIPI 配置,包括单链路和多链路,不同的数据速率和数据类型,并且允许在单个器件上同时使用接收和发送数据路径。此外,AMD 器件还具有可扩展性,仅受 I/O 数量限制。C-PHY 需要专用引脚来适应三个不同的电压等级,可扩展至三个信道。为了进一步加速和优化解决方案,可编程逻辑允许集成完整的图像信号处理 (ISP) 链,并且随着 ISP 算法的不断改进,保持系统的可扩展性和现场升级能力。

在 AMD 产品间提供 MIPI 支持

成本优化的产品系列 高性能器件
  • 第二代 Versal™ 器件将支持更高带宽的 C-PHY 物理接口
    • 支持 CSI-2 和 DSI 协议
    • 专用引脚配置实现 I/O 精简与高带宽传输
    • C-PHY 带宽高达 4.5GS/s(约合 10.28Gb/s)
  • 高性能器件具有对 D-PHY 物理层的内置支持
    • Versal 自适应 SoC 每信道数据速率高达 3200Mb/s,图像分辨率达 3200 万像素
    • 第二代 Versal 自适应 SoC 将支持高达 4.5Gb/s 的 D-PHY 数据速率
  • 此外,这些器件还为实时处理、图形处理、视频编解码、波形、数据包处理以及机器学习/人工智能引擎提供了专用引擎
  • 特色器件:

应用

AMD 提供基于 MIPI 标准的摄像头传感器采集与显示解决方案,通过成本优化型和高性能设备赋能边缘计算类应用,广泛覆盖多领域市场需求。

汽车行业

AMD 汽车解决方案全面应对行业挑战,覆盖以下关键领域:ADAS、自动驾驶、车载信息娱乐与驾驶员信息、电气化与车载网络。有了灵活应变的架构,用户不仅能实现低时延计算,而且还能连接一系列接口,其中包括 MIPI。随着 MIPI 协议在工具链中的持续升级,AMD 灵活可配置的芯片方案能够快速适配 - 让用户采用最新接口技术设计系统,实现超高数据传输速率。AMD 全新支持 C-PHY 接口标准,可显著减少 I/O 数量并提升 MIPI 应用带宽。

工业

智慧城市与智能零售需要跨越云端到边缘的多元化计算解决方案。AMD 工业视觉解决方案提供性能、功耗与成本均衡优化的摄像头及图像处理平台,兼具低延迟与高可靠性双重优势。AMD提供的解决方案集成了异构嵌入式处理架构、灵活可配置的 I/O 接口、基于硬件的确定性控制系统,以及能够适应工业产品全生命周期各种严苛环境的完整解决方案。借助 Vitis™ 统一软件平台和 Vitis AI 开发环境,开发者可以大幅简化跨 AMD 硬件平台的加速应用开发和 AI 推理部署流程,从而帮助视频安防设备制造商和 AI 开发者快速打造出可扩展且具有差异化的创新产品。

消费类电子产品

消费类产品采用机器学习提高自主性、用户交互性和情景感知性。现在不仅有数码单反相机、打印机和视频会议等传统应用,还出现了支持摄像头的机器人和无人机、电视、虚拟实境耳机以及智能设备等新兴应用。AMD 提供集成高分辨率 MIPI 接口、机器学习加速、视频编解码以及多样化音视频接口的单芯片解决方案,兼具高度适配性与成本优势。这种高度集成的解决方案正推动新一代沉浸式消费视频与成像产品的发展,使其具备更强的自主处理和分析能力。

广播与专业 A/V

无论应用是会议协作、数字影院还是传统广播,MIPI 都允许集成最新传感器技术,从而满足广播和专业视频捕获应用的需求。通过整合 MIPI IP、全媒体互联接口、视频编解码单元 (VCU) 以及支持 8K 的视频处理模块,AMD 解决方案为以下前沿应用提供了技术支撑:智能数字标牌、4K 超高清广播、机器学习协同系统,以及高画质低码率的实时流媒体传输。

评估套件

AMD 提供基于 MIPI 标准的高性能低功耗解决方案,完整支持摄像头传感器采集与显示功能,兼容 D-PHY、CSI-2 及 DSI 等主流接口协议。

可用平台

SP701 评估套件搭载了具有出色性能功耗比的 Spartan 7 FPGA,适用于工业网络、嵌入式视觉和汽车应用等需要传感器融合的设计。SP701 具备多种视频接口,包括 MIPI CSI、DSI 和 HDMI。它还提供丰富的高可用性 I/O 资源,并通过 Pmod 和 FMC 连接器实现 I/O 扩展能力,使其成为 Spartan 7 FPGA 用户的大型 IP 开发平台。

ZCU102 评估套件可帮助设计人员快速开始面向汽车、工业、视频以及通信应用的设计。该套件包含 AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoC,配备四核 Arm® Cortex®-A53、双核 Cortex-R5F 实时处理器,以及基于 AMD 16nm FinFET+ 可编程逻辑架构的 Mali™-400 MP2 图形处理单元。ZCU102 支持所有可实现各种应用开发的主要外设及接口。

AMD VCK190 是首款 Versal™ AI Core 系列评估套件,可帮助设计者使用 AI 和 DSP 引擎开发解决方案,与当前服务器级 CPU 相比,这些引擎能够提供超过 100 倍的计算性能。凭借各种连接选项和标准化的开发流程,Versal AI Core 系列 VC1902 自适应 SoC 为云、网络和边缘应用提供出色的 AI 推理和信号处理吞吐量。

VEK280 评估套件是基于 AMD Versal™ AI Edge 系列 VE2802 器件的全新评估平台。VEK280 开发板主要面向 AIE-ML 应用,支持更高的计算性能、更低的延迟,以及由 Versal AI Edge 系列器件实现的更高级别的集成。作为自适应 SoC,Versal AI Edge 系列助力开发者快速演进其传感器融合和 AI 算法,同时利用这一可扩展器件产品组合打造从边缘到端点的各种性能及功耗配置产品。作为评估平台,VEK280 开发板主要注重支持评估和开发基于 Versal AI Edge 系列的应用。VEK280 开发板不适合用于批量生产,并且不需要完全的可靠性和生产资格。

VEK385 评估套件配备了第二代 AMD Versal™ AI Edge 系列 2VE3858 自适应 SoC,它以增强的安全性和安全防护为基础,能够通过单一器件为 AI 驱动的嵌入式系统提供端到端的加速能力。该套件提供丰富的连接选项、开发工具及设计示例,可加速面向各类嵌入式市场的原型开发进程,尤其适用于高安全性、高可靠性、超长生命周期及安全关键型应用。VEK385 评估板不适用于批量生产场景,也不需要完整的可靠性和生产资格认证。注意:VEK385 评估套件也推荐用于第二代 Versal Prime 系列的评估。

立即体验

描述 器件支持
Spartan™ 7 FPGA SP701 应用示例
该示例展示了一个集成 CSI-2 子系统 IP 与 Digilent PCAM 摄像头模块的解决方案,其中 CSI-2 作为 MIPI CSI 摄像头模块的常用接口标准,同时配合 DSI 子系统 IP 驱动显示屏,构成完整的视频采集与显示系统。这些都由 MicroBlaze™ 软处理器控制,所有 IP 都集成在 Vivado™ Design Suite 中。D-PHY 使用无源组件实施在 SP701 评估套件上。
AMD Spartan 7 FPGA
Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102 和 Versal 自适应 SoC VCK190 应用示例
此设计演示了在 Zynq™ UltraScale+™ ZCU102 Versal™ 自适应 SoC VCK190 开发板上使用 MIPI CSI-2 RX(解码和处理视频数据)和 MIPI DSI TX 子系统。该系统接收由 IMX274 图像传感器采集的图像。处理后的图像随后既可在 HDMI 监控器上显示,也可在 MIPI DSI 显示器上显示。
AMD Zynq UltraScale+ MPSoC
AMD Versal 自适应 SoC

资源

MIPI RX C-PHY/D-PHY 产品指南 (PG435)

AMD MIPI RX C-PHY/D-PHY 核旨在用于接收来自传感器或处理器的视频或像素数据。此核可用作上层协议的物理层,包括移动行业处理器接口 (Mobile Industry Processor Interface, MIPI) 标准下的摄像头串行接口 (CSI-2) 协议和显示串行接口 (DSI) 协议等。

MIPI TX C-PHY/D-PHY 产品指南 (PG436)

MIPI TX C-PHY/D-PHY 核旨在用于传输摄像头和显示接口的视频或像素数据。此核可用作上层协议的物理层,包括移动行业处理器接口 (Mobile Industry Processor Interface, MIPI) 标准下的摄像头串行接口 (CSI-2) 协议和显示串行接口 (DSI) 协议等。

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