Tamil
MIPI கேமரா மாட்யூல்களை FPGA போர்ட்களுடன் ஒருங்கிணைப்பது: குறைந்த தாமத வடிவமைப்பிற்கான முழுமையான வழிகாட்டி
2025.11.27 துருக
எட்ஜ் கணினி மற்றும் உயர் வேகமான படங்களை உருவாக்கும் காலத்தில், MIPI (மொபைல் தொழில்துறை செயலி இடைமுகம்) ஐ ஒருங்கிணைத்தல்கேமரா மாட்யூல்கள்FPGA (Field-Programmable Gate Array) போர்டுகள் தொழில்துறை இயந்திர காட்சி, சுய இயக்க வாகனங்கள் மற்றும் புத்திசாலி கண்காணிப்பு போன்ற பயன்பாடுகளுக்கான அடிப்படை ஆகிவிட்டது. MIPI இன் உயர் பாண்ட்விட்த், குறைந்த சக்தி பயன்பாடு மற்றும் தரநிலைப்படுத்தப்பட்ட நெறிமுறைகள் (CSI-2 போன்றவை) FPGA இன் அணி செயலாக்க திறன்களை மேம்படுத்துகிறது, நேர்முகம் தரவுகளை பிடித்து செயலாக்குவதற்கான வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது. இருப்பினும், பொறியாளர்கள் ஒருங்கிணைப்பின் போது சிக்னல் ஒத்திசைவு, நெறிமுறை ஒத்திசைவு மற்றும் தாமதத்தை மேம்படுத்துதல் போன்ற சவால்களை எதிர்கொள்கிறார்கள். இந்த வழிகாட்டி, உற்பத்தியாளர் சார்பற்ற அணுகுமுறையை வழங்குகிறது - உபகரணத்தின் சிறந்த நடைமுறைகள், IP கோர் கட்டமைப்பு மற்றும் மேம்பட்ட சிக்கல்களை தீர்க்கும் தொழில்நுட்பங்களை இணைத்து செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது.
1. அடிப்படை புரிதல்: முக்கிய கூறுகள் & பொருந்தும் சோதனைகள்
இணைப்பில் குதிக்கும்முன், உங்கள் MIPI கேமரா மாடுல் மற்றும் FPGA போர்டை மூன்று முக்கிய பரிமாணங்களில் ஒத்திசைக்குவது முக்கியம்: புரோகிராம் ஆதரவு, உபகரண விவரக்குறிப்புகள், மற்றும் மின்சார தேவைகள்.
1.1 MIPI புரொட்டோகால் மாறுபாடுகள் & FPGA பொருந்துதல்
மிகவும் நவீன கேமரா மாட்யூல்கள் MIPI CSI-2 (கேமரா தொடரியல் இடைமுகம் 2) ஐ D-PHY அல்லது C-PHY உட்பட உடல் அடிப்படைகள் உடன் பயன்படுத்துகின்றன. Xilinx, Lattice மற்றும் Smart Crystal (Zhiduojing) போன்ற முன்னணி விற்பனையாளர்களின் FPGA கள் இந்த நெறிமுறைகளுக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட IP கோர்களால் இயல்பான ஆதரவை வழங்குகின்றன:
• D-PHY vs. C-PHY: D-PHY 1–4 மாறுபாட்டுத் தரவுப் பாதைகளை (ஒவ்வொன்றும் 1.5Gbps வரை) மற்றும் ஒரு கடிகாரப் பாதையை பயன்படுத்துகிறது, இது Xilinx Zynq அல்லது Lattice CrossLink போன்ற மைய FPGAs க்கான சிறந்தது. C-PHY, 1–3 மூன்றுகளுடன் (ஒவ்வொன்றும் 1.8Gbps க்கு சமமானது), உயர் தீர்மான கேமராக்களுக்கு ஏற்றது ஆனால் C-PHY IP உடன் FPGAs (எடுத்துக்காட்டாக, Xilinx Versal) தேவைப்படுகிறது.
• IP மையம் கிடைக்கும்: Xilinx இன் MIPI CSI-2 பெறுபேறு துணை அமைப்பு IP D-PHY, CSI-2 கட்டுப்பாட்டாளர் மற்றும் AXI இடைமுகங்களை இணைக்கிறது, அதற்கிடையில் Smart Crystal அதன் SA5T-100/SA5Z-30 தொடர் FPGA க்களுக்கு பிளக்-அண்ட்-பிளே CSI-2 RX/TX IP மையங்களை வழங்குகிறது.
1.2 முக்கிய ஹார்ட்வேர் விவரக்குறிப்புகள்
• I/O வங்கி தேவைகள்: சிக்னல் இன்டெகிரிட்டியை உறுதி செய்ய MIPI சிக்னல்களுக்கு உயர் செயல்திறன் (HP) I/O வங்கிகளை பயன்படுத்தவும். எடுத்துக்காட்டாக, Smart Crystal FPGA கள் HS (உயர் வேகம்) முறை மற்றும் குறிப்பிட்ட மின்னழுத்தக் குறிப்புகள் (VREF = 0.6V) க்காக HP வங்கிகளை தேவைப்படுத்துகின்றன.
• கால அளவீடு: MIPI இன் HS காலம் (கேமராவிலிருந்து பெறப்பட்டது) மற்றும் FPGA இன் அமைப்பு காலம் PLL/DLL மாடுல்களால் ஒத்திசைக்கப்பட வேண்டும். இரட்டை கேமரா அமைப்புகளுக்கு, ஃபிரேம் தவறான ஒத்திசைவை தவிர்க்க பொதுவான குறிப்பு காலத்தைப் பயன்படுத்தவும்.
• சக்தி பகுதி தனிமைப்படுத்தல்: MIPI சேனல்களுக்கு தனித்த சக்தி பகுதிகள் (எடுத்துக்காட்டாக, சுயாதீன VCCIO) குறுக்கீட்டைத் தடுக்கும், குறிப்பாக இரட்டை-MIPI கட்டமைப்புகளுக்காக பயன்படுத்தப்படும் Lattice CrossLink FPGA-க்களில்.
2. படி-by-படி ஒருங்கிணைப்பு கட்டமைப்பு
2.1 ஹார்ட்வேர் வடிவமைப்பு & அமைப்பு மேம்பாடு
மூல அடுக்கு MIPI-FPGA ஒருங்கிணைப்புக்கு முக்கியமானது. இந்த விற்பனையாளர் உறுதிப்படுத்திய வழிமுறைகளை பின்பற்றவும்:
1. வித்தியாசமான ஜோடி வழிமுறை: MIPI தரவுகள்/கால அளவுகளை 100Ω வித்தியாசமான ஜோடுகளாக வழிமுறை செய்யவும், தடவையின் நீளங்களை (±5மிமீ) பொருத்தமாக வைத்திருக்கவும், சுழற்சியை குறைக்கவும். இரட்டை MIPI சேனல்களின் அருகிலுள்ள வழிமுறைகளை தவிர்க்கவும்—GND தனிமைப்படுத்தல் பட்டைகளை பயன்படுத்தவும்.
2. முடிவுறுத்தல் எதிர்ப்புகள்: FPGA பின்களின் 5mm உள்ள 100Ω மேலே/கீழே எதிர்ப்புகளை வைக்கவும். Smart Crystal இன் குறிப்பிட்ட வடிவமைப்பு அதன் SA5 வரிசை FPGA களுக்கான சரியான எதிர்ப்பு நெட்வொர்க்களை குறிப்பிடுகிறது.
3. இணைப்பாளர் தேர்வு: MIPI-அங்கீகாரம் பெற்ற இணைப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தவும் (எடுத்துக்காட்டாக, Samtec FCI) மற்றும் நீண்ட தூரப் பரிமாற்றத்திற்கு காப்பு செய்யப்பட்ட கம்பிகளைப் பயன்படுத்தவும் (10 சென்டிமீட்டர்களை மீறுவது). NVIDIA Jetson AGX ஒருங்கிணைப்பிற்காக, Type-C 3.0 இணைப்புக்கு VC-MIPI-AGX போன்ற தனிப்பயன் அடாப்டர் கார்டுகளைப் பரிசீலிக்கவும்.
2.2 ஐபி கோர் கட்டமைப்பு & மென்பொருள் அமைப்பு
FPGA விற்பனையாளர்களின் IP கோர்களை பயன்படுத்தி குறைந்த நிலை புரொட்டோகால் செயலாக்கத்தை தவிர்க்கவும். இதோ ஒரு விற்பனையால் சாராத வேலைப்பாடு:
1. IP மைய உருவாக்கம்:
◦ Xilinx FPGAs க்கான: Vivado மூலம் MIPI CSI-2 பெறுபேறு துணை அமைப்பை கட்டமைக்கவும். லேன் எண்ணிக்கை (1–4), பிக்சல் வடிவம் (RAW12, RGB888), மற்றும் AXI4-Stream இடைமுக அகலத்தை போன்ற அளவுருக்களை அமைக்கவும். தரவின் ஒருங்கிணைப்புக்கு ECC (தவறு திருத்தக் குறியீடு) மற்றும் CRC (சுழற்சி மீள்பார்வை சோதனை) ஐ செயல்படுத்தவும்.
◦ ஸ்மார்ட் கிரிஸ்டல் எஃப்.பி.ஜி.ஏ.க்கள்: HS/LP (குறைந்த சக்தி) முறை நிலைகளை அமைக்க கிராஃபிகல் ஐ.பி. கான்ஃபிகரேட்டரை பயன்படுத்தவும் (எடுத்துக்காட்டாக, HS க்கான LVDS18, SA5T-100 இல் LP க்கான HSUL12).
1. I/O கட்டுப்பாடுகள்: உங்கள் 합성 கருவியில் I/O தரநிலைகளை வரையறுக்கவும் (Vivado, Lattice Diamond):
FPGA மாதிரி | HS முறை IO தரநிலை | LP முறை IO தரநிலை |
ஸ்மார்ட் கிரிஸ்டல் SA5T-100 | LVDS18 | HSUL12 |
லாட்டிஸ் க்ராஸ் லிங்க் | LVDS25 | LVCMOS25 |
Xilinx Zynq 7000 | LVDS18 | LVCMOS18 |
DIFF_TERM = TRUE) மற்றும் உள்ளீடு/வெளியீட்டு தாமதத்தை ஈடுகொள்வதற்கான கட்டுப்பாடுகளை உறுதி செய்யவும். |
2. தரவுப் பாதை ஒருங்கிணைப்பு: MIPI IP மையத்தை FPGA இன் செயலாக்க உள்நோக்கத்துடன் AXI4-Stream அல்லது உள்ளூர் வீடியோ இடைமுகங்கள் மூலம் இணைக்கவும். எடுத்துக்காட்டாக, Xilinx FPGA களில், s_axis_tdata போர்ட் பிக்சல் தரவுகளை கொண்டுள்ளது, s_axis_tlast ஒரு வரியின் முடிவை சுட்டிக்காட்டுகிறது.
2.3 சோதனை மற்றும் உறுதிப்படுத்தல்
1. சிக்னல் இன்டெகிரிட்டி சோதனை: MIPI இணைப்புகளை சரிபார்க்க IBERT (இன்டிகிரேட்டெட் பிட் எர்ரர் ரேட் டெஸ்டர்) ஐ பயன்படுத்தவும். BER (பிட் எர்ரர் ரேட்) 1e-12 ஐ மீறினால், டிரேஸ் நீளத்தை அல்லது முடிவுறுத்தும் எதிர்ப்பு எதிரிகளை சரிசெய்யவும்.
2. செயல்பாட்டு சோதனை:
◦ தரவை மாற்றத்தை சரிபார்க்க சோதனை கட்டங்களை பிடிக்கவும் (எடுத்துக்காட்டாக, RGB888 க்கான 1080p60 அல்லது Bayer 8-bit வடிவங்களுக்கு 4K60).
◦ குறைந்த சக்தி முறைகளை சரிபார்க்கவும்: Idle காலங்களில் சக்தி செலவுகளை குறைக்க LP-01 மாநில மாற்றங்கள் (HS-REQ) சரியாக செயல்படுவதை உறுதி செய்யவும்.
3. மேம்பட்ட மேம்பாடு: குறைந்த தாமதம் & இரட்டை கேமரா ஒத்திசைவு
3.1 தாமதத்தை குறைக்கும் தொழில்நுட்பங்கள்
MIPI-FPGA தாமதம் இரண்டு மூலங்களில் இருந்து வருகிறது: கட்டுப்பாட்டாளர் தாமதம் (20–50ns) மற்றும் PHY தாமதம் (10–30ns). இந்த உத்திகளைப் பயன்படுத்தி மேம்படுத்தவும்:
• அவசியமில்லாத செயலாக்கத்தை தவிர்க்கவும்: RGB888-ஐ மாற்றி Bayer வடிவத்தை பயன்படுத்தவும், இது 66% பாண்ட்விட்தை குறைக்கிறது, குறைந்த தாமதத்துடன் 4K60 பரிமாற்றத்தை செயல்படுத்துகிறது.
• கால அளவீட்டு மேம்பாடு: FPGA-இன் அமைப்பு கால அளவீட்டை (எ.கா., 200MHz) அதிகரிக்கவும் மற்றும் MIPI கால அளவீட்டு கட்டங்களை பூட்ட MMCM (மிக்சட்-மோட் கால அளவீட்டு மேலாளர்) ஐப் பயன்படுத்தவும்.
• பைப் லைன் வடிவமைப்பு: CPU தடைகளை தவிர்க்க FPGA இல் சமநிலை ISP (பட சிக்னல் செயலாக்கம்) ஐ செயல்படுத்தவும். Efinix Ti60 FPGA இன் பைப் லைன் ISP 1080p120 ஸ்ட்ரீம்களுக்கு <1ms ஆக தாமதத்தை குறைக்கிறது.
3.2 இரட்டை-MIPI சேனல் ஒத்திசைவு
ஸ்டீரியோ பார்வை அல்லது பல கேமரா அமைப்புகளுக்காக, லாட்டிஸ் கிராஸ் லிங்கின் கடிகார மேலாண்மை அம்சங்களை பயன்படுத்தவும்:
1. PLL ஒத்திசைவு: ஒரே PLL வெளியீட்டில் இருந்து இரண்டு MIPI சேனல்களையும் உணவளிக்கவும், கடிகார கட்டங்களை ஒத்திசைக்கவும். இது சேனல்களில் ஒரே மாதிரியான நேரத்தை உறுதி செய்கிறது, இது ஒத்திசைக்கப்பட்ட தரவுகளை பிடிக்கும் அடிப்படையான தேவையாகும்.
2. ஃப்ரேம் சிங்க் லாஜிக்: இரண்டு சேனல்களின் ஃப்ரேம்-சரியான சிக்னல்கள் ஒரே நேரத்தில் செயல்படும் போது மட்டுமே தரவுகளை பிடிக்கத் தொடங்குவதற்கான தனித்துவமான ஒத்திசைவு லாஜிக்கைப் செயல்படுத்தவும். இந்த லாஜிக் FPGA-இன் முறைமைக் கிளாக்கின் எட்ஜ் மீது செயல்படுகிறது: மீட்டமைக்கும்போது, இது செயலிழந்த நிலையில் தொடங்குகிறது, மற்றும் இரண்டு சேனல் செல்லுபடியாகும் சிக்னல்கள் உயரமாக பதிவு செய்யும் போது மட்டுமே செயல்பாட்டிற்கு மாறுகிறது. இது அசிங்க்ரோனஸ் டிரிகர் நிகழ்வுகளால் ஏற்படும் ஃப்ரேம் இடைவெளியைத் தடுக்கும், தரவுப் பரிமாற்றத்தில் ஒத்திசைவு உள்ளீடு (ஃப்ரேம் எல்லைகளை குறிக்க ஒத்திசைவு குறியீடுகளைப் பயன்படுத்தும் தொழில்நுட்பம்) எப்படி செயல்படுகிறது என்பதற்கேற்ப.
3. சக்தி தனிமைப்படுத்தல்: ஒவ்வொரு சேனலையும் தனித்த சக்தி பரப்புக்கு ஒதுக்கவும் மற்றும் GND பின்களை தனிமைப்படுத்தல் பஃபர்களாக பயன்படுத்தவும், குறுக்கீடு பேசலை நீக்கவும். இது சேனல்களுக்கிடையிலான மின்சார இடையூறுகளைத் தடுக்கும் மூலம் சிக்னல் நிலை ஒத்திசைவை மேம்படுத்துகிறது.
4. பொதுவான சிக்கல்களை தீர்க்குதல்
பிரச்சனை | 根本原因 | தீர்வு |
கட்டமைப்பு தவறான அமைப்பு | அனுசரணை செய்யாத கடிகார மூலங்கள் | பொது PLL குறிப்பை பயன்படுத்தவும்; frame_sync தரவியல் செயல்பாட்டை செயல்படுத்தவும் |
உயர் BER (>1e-10) | குறைந்த சிக்னல் ஒருங்கிணைப்பு | கோடு நீளத்தை சரிசெய்யவும்; காப்புறுப்பு சேர்க்கவும்; முடிவில் எதிர்ப்பு எதிரிகளை மீண்டும் அமைக்கவும் |
IP கோர் கட்டமைப்பு பிழைகள் | மிசமாகிய பாதை எண்ணிக்கை/பிக்சல் வடிவம் | கேமராவின் விவரக்குறிப்புகளைப் பயன்படுத்தி IP மையத்தை மறுசீரமைக்கவும் (CSI-2 ID க்கான தரவுத்தாளைப் பார்க்கவும்) |
டிரைவர் ஏற்றுதல் தோல்விகள் (ஜெட்சன் AGX) | அங்கீகரிக்கப்படாத இயக்கிகள் | Jetson கெர்னலை தனிப்பயன் டிரைவர் கையொப்பங்களுடன் மீண்டும் தொகுக்கவும் |
5. உண்மையான உலக பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டு: FPGA-ISP-MIPI ஒருங்கிணைப்பு
Efinix Ti60 FPGA (16nm) Sony IMX472 கேமராவுடன் உற்பத்தி தரத்திற்கேற்ப ஒருங்கிணைப்பை காட்டுுகிறது:
1. ஹார்ட்வேர்: Ti60 FPGA + VC-MIPI-AGX அடாப்டர் கார்டு + Type-C 3.0 கேபிள் (6Gbps பேண்ட்விட்த்).
2. மென்பொருள்: IP கட்டமைப்புக்கு Lattice Radiant + தனிப்பயன் ISP குழாய் (சத்தம் நீக்கம், வெள்ளை சமநிலை) ஹார்ட்வேர் லாஜிக் மூலம் செயல்படுத்தப்பட்டது.
3. Outcome: 4K60 Bayer 8-bit பரிமாற்றம் 0.8ms தாமதத்துடன், NVIDIA Jetson AGX Orin உடன் பொருந்துகிறது.
தீர்வு
MIPI கேமரா மாட்யூல்களை FPGA போர்ட்களுடன் ஒருங்கிணைப்பது, உபகரண வடிவமைப்பு, IP கோர் கட்டமைப்பு மற்றும் மேம்பாட்டுக்கு சமநிலையான அணுகுமுறையை தேவைப்படுகிறது. விற்பனையாளர் குறிப்பிட்ட சிறந்த நடைமுறைகளை (எ.கா., Smart Crystal இன் எதிர்ப்பு நெட்வொர்க்கள், Xilinx இன் AXI ஒருங்கிணைப்பு) பின்பற்றுவதன் மூலம் மற்றும் சிக்னல் இன்டெகிரிட்டி மற்றும் தாமதத்தில் கவனம் செலுத்துவதன் மூலம், பொறியாளர்கள் உயர் செயல்திறன் படக்காட்சித் பயன்பாடுகளுக்கான வலுவான அமைப்புகளை உருவாக்கலாம். வெற்றியின் முக்கியம் ஒவ்வொரு அடுக்கையும் சரிபார்ப்பதில் உள்ளது - உடல் வழிமுறையிலிருந்து செயல்பாட்டு சோதனை வரை - மற்றும் MIPI கேமரா விவரங்களுக்கு ஏற்ப மாறுபடுவதற்கான FPGA இன் நெகிழ்வை பயன்படுத்துவதில் உள்ளது. எட்ஜ் AI மற்றும் இயந்திர கண்ணோட்டம் வளர்ந்துவரும் போது, இந்த ஒருங்கிணைப்பு நேரத்தில், குறைந்த சக்தி படக்காட்சித் செயலாக்க திறன்களை திறக்க முக்கியமாக இருக்கும்.
தொடர்பு
உங்கள் தகவலை விட்டு நாங்கள் உங்களை தொடர்பு கொள்ளுவோம்.
WhatsApp
WeChat