概述

在現代應用中,嵌入式視覺系統是許多先進功能的基礎,包括擴增視覺、汽車、機器視覺、醫療和智慧城市攝影機。現代視覺系統需要高解析度、高畫面刷新率及更高的像素深度,這會對資料速率和記憶體頻寬帶來莫大挑戰。AMD 提供成本最佳化與高效能的 MIPI 解決方案,適用於攝影機感測器擷取與顯示,支援 D-PHY、C-PHY、CSI-2 與 DSI 協定。此外,AMD 還提供多項影像訊號處理 IP,可實現許多影像感測器應用所需的色彩轉換、校正、平衡和其他操作。AMD 器件深具彈性,有助於滿足各種設計的獨特需求,開發人員除了能實現這些需求,還能讓解決方案取得差異化優勢。

AMD MIPI IP 核心

CSI-2

接收器和發射器控制器子系統

  • MIPI CSI-2 Transmitter 支援 1 到 4 個 D-PHY 通道
  • MIPI CSI-2 Receiver 支援 1 到 4 個 D-PHY 通道和 1 到 3 個 C-CPHY 通道
  • D-PHY 線路速率範圍為 80 到 4500 Mb/s,C-PHY 則為 400 到 4500 Msps
  • 支援多種資料類型(RAW、RGB、YUV)
  • 支援每時脈 1、2、4 和 8 個像素
  • 根據虛擬通道 (VC) ID 進行濾波
  • 符合 AXI4 標準且支援 4K 解析度影像與處理器的介面
  • 內部 D-PHY/C-PHY 可直接連線到影像來源
  • 資源用量少

DSI

接收器和發射器控制器子系統

  • 支援 1-4 通道
  • D-PHY 與 C-PHY 之間的標準 PPI 介面
  • 支援所有必要資料類型
  • 支援虛擬通道(1 至 4)可程式化傳輸封包端 (EoTp) 生成
  • 低功耗 (LP) 和超低功耗 (ULP) 模式生成
  • 多通道互通性
  • 封包標頭 ECC 生成
  • 資料位元組 CRC 生成(選配)
  • 以資料格式為基礎的像素位元組轉換
  • AXI4-Lite 介面,用於存取更多暫存器
  • 輸入視訊串流符合 AXI4 標準

AMD 器件支援多種 MIPI 組態,從單一到多連結、不同的資料率以及資料類型,並可在單一器件上混合接收與傳輸資料路徑。AMD 器件還具備擴充性,除了其 I/O 數量外別無限制所限制。C-PHY 需要採用專屬腳位排列,以搭配三種不同的電壓位準,並能擴充到最多三個通道。為了進一步加速或簡化解決方案,可程式化邏輯啟用整合整個影像訊號處理 (ISP) 鏈,同時保持可隨著 ISP 演算法改善而調整的可擴充性和現場可升級性。

各項 AMD 產品的 MIPI 支援

成本最佳化產品組合 高效能器件
  • 第二代 Versal™ 器件將支援更高頻寬的 C-PHY 實體介面
    • 支援 CSI-2 和 DSI 協定
    • 提供專用腳位排列,以更低 I/O 用量獲得更高頻寬
    • C-PHY 頻寬最高可達 4.5 GS/s(約 10.28 Gb/s)
  • 高效能器件內建 D-PHY 實體層支援
    • Versal 自適應 SoC 的資料速率,最高達每通道 3200 Mb/s,影像解析度可達到 32 MP
    • 第 2 代 Versal 自適應 SoC 將支援最高 4.5 Gb/s 的 D-PHY 資料速率
  • 這些器件亦有可進行即時處理、圖形處理、視訊編解碼、波形、封包處理的專用引擎,以及機器學習/人工智慧引擎
  • 精選器件:

應用程式

AMD 提供以 MIPI 為基礎的解決方案,透過成本最佳化的高效能器件,進行鏡頭感測器擷取和顯示,在各種不同的市場中,實現邊緣型的應用。

汽車

AMD 汽車產品組合解決了 ADAS、自動駕駛、車載資訊娛樂和駕駛資訊,以及電氣化和網路等產業挑戰。我們的自行調適架構可讓使用者實現低延遲運算,並能連接各種介面(包括 MIPI)。隨著工具鏈所使用的 MIPI 通訊協定更新成更強版本,AMD 的晶片正可發揮其靈活適應的彈性,讓使用者得以使用最新介面設計系統,盡可能達到最快資料傳輸。AMD 正在導入 C-PHY 支援,以實現 I/O 用量更少且頻寬更高的 MIPI 應用。

工業

智慧城市和智慧零售的要求十分複雜,從雲端到邊緣的運算需求都要一體兼顧。AMD 工業視覺解決方案提供攝影機和影像處理平台,以低延遲、高可靠性實現理想效能、功耗及成本。AMD 產品包括異構嵌入式處理能力、I/O 彈性、以硬體為基礎的決定性控制機制,以及能在整個工業生命週期內,因應惡劣環境挑戰的全方位解決方案。Vitis™ 統一軟體平台和 Vitis AI 開發環境,簡化了不同 AMD 硬體平台的加速應用程式及 AI 推論開發,讓視訊保全設備製造商及 AI 開發人員,能快速建立可擴充且具差異性的產品。

消費類電子產品

消費類產品引進機器學習,以提高自主程度、使用者互動和情境感知。現如今,市場上既有 DSLR 相機、印表機和視訊會議等傳統應用,又有搭載鏡頭的機器人和無人機、電視、虛擬實境頭戴式裝置及智慧型設備繼之而起。AMD 提供高解析度 MIPI 介面,以及機器學習、影片壓縮和各種 AV 介面,以實現高適應力、低成本的單晶片解決方案。這種高度整合,讓下一波沉浸式消費類視訊和影像產品,能提升自主程度和分析水準。

航太與國防

AMD 擁有逾 30 年的悠久歷史和支援,能提供最為全方位的產品組合,推動地面、空中和太空系統的新一代技術。Zynq™ UltraScale+™ MPSoC 器件的商業級和軍用級版本,可滿足 MIPI 感測器成像和連線能力的要求。提供包括 UAV 和機器人平台在內的多種平台,機器人平台採用 ZU7EV 器件,在此軟體可程式化平台中,支援雙 4Kp60 MIPI 連線能力。

廣播與 Pro AV

無論是開會、協作,還是數位電影或傳統廣播應用,都可以用 MIPI 整合最新的感測器技術,以打造廣播和專業視訊擷取應用。MIPI IP 結合任意連接媒體的連線能力、視訊編解碼器單元 (VCU),以及支援 8K 的視訊處理元素,實現了智慧型數位電子看板、4K UHD 廣播、機器學習協作,以及高品質、低位元率即時串流等應用領域的最新發展。

評估套件

AMD 提供高效能與低耗電量的 MIPI 解決方案,適用於鏡頭感測器擷取與顯示,支援 D-PHY、CSI-2 與 DSI 通訊協定。

支援平台

SP701 評估套件配備了每瓦效能同類最佳的 Spartan 7 FPGA,專為需要感測器融合的設計而打造,例如工業網路、嵌入式視覺和汽車應用。SP701 具有視訊介面,包括 MIPI CSI、DSI 和 HDMI。此外,還透過 Pmod 和 FMC 連接器提供高 I/O 數量和 I/O 擴充能力,使其成為 Spartan 7 FPGA 使用者最大的 IP 開發平台。

ZCU102 評估套件使設計人員能夠快速推動汽車、工業、視訊和通訊應用的設計。此套件搭載 AMD Zynq™ UltraScale+™ 多處理器晶片上系統 (Multiprocessor system-on-chip, MPSoC),配備四核心 Arm® Cortex®-A53、雙核心 Cortex-R5F 即時處理器,以及以 AMD 16nm FinFET+ 可程式化邏輯結構為基礎的 Mali™-400 MP2 圖形處理單元。ZCU102 支援所有主流的周邊設備和介面,實現多樣化的應用開發。

AMD VCK190 是第一款 Versal™ AI Core 系列評估套件,使設計人員能夠使用 AI 和數位訊號處理 (Digital Signal Processing, DSP) 引擎開發解決方案,這些引擎能夠提供比當前伺服器級處理器高 100 倍以上的運算效能。Versal AI Core 系列 VC1902 自適應晶片上系統 (System-on-Chip, SoC) 提供各式各樣的連線能力選項和標準化開發流程,為雲端、網路和邊緣應用提供產品組合最高的 AI 推論和訊號處理輸送量。

VEK280 評估套件是以 AMD Versal™ AI Edge 系列 VE2802 器件為基礎的新評估平台。VEK280 板是專門針對 AIE-ML 應用的評估板,這類應用可透過 Versal AI Edge 系列器件獲得更高的運算效能、更低的延遲和更高階的整合。Versal AI Edge 系列是自適應晶片上系統 (System-on-Chip, SoC),可讓開發人員快速發展感測器融合與 AI 演算法,並運用可擴充的器件組合,搭配出多種的效能與功率特性,配合從邊緣到端點的不同需求。作為評估平台,VEK280 板的主要重點是啟用以 Versal AI Edge 系列為基礎的應用評估與開發。VEK280 板非供量產使用,無須進行完整的可靠性和投產驗證。

VEK385 評估套件搭載 AMD 第 2 代 Versal™ AI Edge 系列 2VE3858 自適應晶片上系統 (System-on-Chip, SoC),可在以增強安全與安全性為基礎所打造的單一器件中,為 AI 驅動的嵌入式系統提供端對端加速。此套件隨附多種連線能力選項、開發工具和範例設計,可加速多種嵌入式市場的原型設計,包括具備高安全性、高可靠性、長久生命週期和重視安全性的應用。VEK385 評估板非供量產使用,無須進行完整的可靠性和投產驗證。附註:第 2 代 Versal Prime 系列的評估作業,我們也建議使用 VEK385 評估套件。

開始

描述 器件支援
Spartan™ 7 FPGA SP701 應用範例
此範例展示了採用 PCAM 攝影機模組 (Digilent) 的 CSI-2 子系統 IP(MIPI CSI 攝影機模組常用的介面),以及附顯示器的 DSI 子系統 IP。這些都是由 MicroBlaze™ 軟式處理器控制,所有 IP 都是在 Vivado™ Design Suite 完成整合。D-PHY 在使用被動元件的 SP701 評估套件上實作。
AMD Spartan 7 FPGA
Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102 和 Versal 自適應 SoC VCK190 應用範例
此設計示範了如何在 Zynq™ UltraScale+™ ZCU102 板或 Versal™ 自適應 SoC VCK190 板上,使用 MIPI CSI-2 RX(解碼和處理視訊資料)和 MIPI DSI TX 子系統。系統接收 IMX274 影像感測器擷取的影像。處理後的影像接著顯示在 HDMI 顯示器或 MIPI DSI 顯示器上。
AMD Zynq UltraScale+ MPSoC
AMD Versal 自適應 SoC

資源

MIPI RX C-PHY/D-PHY 產品指南 (PG435)

AMD MIPI RX C-PHY/D-PHY 核心可接收感測器或處理器的視訊或像素資料。此核心可作為行動產業處理器介面 (MIPI) 攝影機序列介面 (CSI-2) 與顯示器序列介面 (DSI) 等更高層級通訊協定的實體層。

MIPI TX C-PHY/D-PHY 產品指南 (PG436)

MIPI TX C-PHY/D-PHY 核心可為攝影機與顯示器介面傳輸視訊或像素資料。此核心可作為行動產業處理器介面 (MIPI) 攝影機序列介面 (CSI-2) 與顯示器序列介面 (DSI) 等更高層級通訊協定的實體層。

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