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作者：萊迪思半導(dǎo)體 市場(chǎng)對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笳杆僭鲩L。隨著智能設(shè)備、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)和軟件的發(fā)展，企業(yè)需要數(shù)據(jù)在其技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施中快速傳輸?shù)耐瑫r(shí)保持適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和安全性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)帶來了更大的壓力，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求。 無論是提升手機(jī)視頻質(zhì)量、幫助無人駕駛汽車避免碰撞，還是激活智能家居安全設(shè)備和監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖贾陵P(guān)重要。在本文中，我們將探討常見的嵌入式視覺用例中高速數(shù)據(jù)傳輸所必需的硬件、軟件和接口協(xié)議要求。 高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵協(xié)議和組件 用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ没A(chǔ)設(shè)施組件和協(xié)議可分為短距離和長距離媒體傳輸協(xié)議： 👊 短距離媒體傳輸協(xié)議 • 移動(dòng)行業(yè)處理器接口（MIPI）： MIPI是一種標(biāo)準(zhǔn)化接口，用于將外設(shè)和傳感器連接到設(shè)備的嵌入式處理器，在移動(dòng)和嵌入式視覺應(yīng)用中十分常見。它還支持各種傳感器、處理器和顯示器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。 • 千兆位多媒體串行鏈路（GMSL）：GMSL是一種高度可配置的SERDES互連解決方案，用于在高速、高分辨率視頻和顯示應(yīng)用中通過單線傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、控制和電源信號(hào)。 • 顯示串行接口（DSI）：DSI是一種高速串行接口，可在主機(jī)處理器和顯示器之間傳輸數(shù)據(jù)。DSI負(fù)責(zé)將處理過的視頻或圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡聊簧希窃S多現(xiàn)代嵌入式視覺應(yīng)用的重要組成部分。 • PCIe®：PCIe是一種高性能、可擴(kuò)展、定義明確的接口標(biāo)準(zhǔn)，用于將系統(tǒng)的處理單元與攝像頭、傳感器等外圍設(shè)備連接起來。 👊 長距離媒體傳輸協(xié)議 • 以太網(wǎng)電纜：以太網(wǎng)是一種有線連接，常用于局域網(wǎng)（GigE Vision、以太網(wǎng)AVB/TSN、IPMX、Dante和NDI）或廣域網(wǎng)（SMPTE 2022、SMPTE 2110）傳輸。 • 同軸電纜：同軸電纜是一種將射頻（RF）信號(hào)從一個(gè)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋�(gè)點(diǎn)（通常100米或更短）的電纜，常用和CoaXPress、SDI和HDBaseT協(xié)議一起使用。 這些協(xié)議和組件在支持視覺應(yīng)用方面都發(fā)揮著重要作用。盡管如此，它們?nèi)匀恍枰パa(bǔ)的硬件和軟件來支持最受歡迎的功能，而FPGA因其靈活性和先進(jìn)的功能受到青睞，它們可以實(shí)現(xiàn)這些嵌入式視覺協(xié)議的無縫集成，便于開發(fā)人員利用它們發(fā)揮強(qiáng)大作用。 萊迪思FPGA解決方案賦能嵌入式視覺 萊迪思提供硬件和軟件解決方案，可以將這些協(xié)議和組件集成到視覺應(yīng)用中。 👉 硬件解決方案 基于萊迪思Nexus和萊迪思Avant FPGA平臺(tái)的萊迪思FPGA系列產(chǎn)品提供嵌入式存儲(chǔ)、大量I/O和領(lǐng)先的低功耗特性。這些FPGA擁有優(yōu)化的互連功能、低功耗和小封裝尺寸，能夠很好地支持高速應(yīng)用。 👉 軟件解決方案 萊迪思mVision解決方案集合包括一系列工具，幫助嵌入式視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員快速開發(fā)和部署基于FPGA的應(yīng)用，包括機(jī)器視覺、機(jī)器人、ADAS、視頻監(jiān)控和無人機(jī)。它為設(shè)計(jì)人員提供： • 參考設(shè)計(jì)和演示：包括傳感器橋接和聚合、顯示器連接和圖像處理等，可作為構(gòu)建嵌入式視覺系統(tǒng)時(shí)的示例或預(yù)開發(fā)起點(diǎn)。 • 軟件工具：萊迪思Radiant和Lattice Diamond提供強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，確保嵌入式視覺設(shè)計(jì)中FPGA的快速集成。 • IP核：如模塊化MIPI/D-PHY和USB3/GigE Vision，可作為可擴(kuò)展設(shè)計(jì)的構(gòu)建模塊。 在嵌入式視覺應(yīng)用開發(fā)中，橋接/排隊(duì)和通道聚合是用于設(shè)置優(yōu)先級(jí)和將一種媒體/格式轉(zhuǎn)換為另一種媒體/格式的關(guān)鍵功能。在如下示例中，視頻可以通過多種不同的物理介質(zhì)傳輸，然后進(jìn)行聚合、優(yōu)先級(jí)排序或選擇性預(yù)處理，然后再打包通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。 
在下面的例子中，媒體不是通過網(wǎng)絡(luò)橋接傳輸?shù)竭h(yuǎn)處，而是通過PCIe或以太網(wǎng)進(jìn)入主機(jī)PC或SoC進(jìn)行計(jì)算。
利用FPGA實(shí)現(xiàn)高速、低功耗數(shù)據(jù)傳輸 嵌入式視覺應(yīng)用需要在不犧牲效率或數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下獲得高算力。萊迪思FPGA系統(tǒng)支持關(guān)鍵組件和協(xié)議，可以幫助開發(fā)人員創(chuàng)建高速、低功耗的系統(tǒng)。 在最近舉行的萊迪思開發(fā)者大會(huì)上展示了多個(gè)基于FPGA的嵌入式視覺應(yīng)用實(shí)例，包括：
利用GSML到Holoscan傳感器橋?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)邊緣AI：使用萊迪思與NVIDIA®合作開發(fā)的Holoscan傳感器橋接，開發(fā)人員可以輕松地將支持GMSL的攝像頭與使用MIPI的開發(fā)套件和顯示器配對(duì)。該參考設(shè)計(jì)可以幫助硬件開發(fā)人員和系統(tǒng)架構(gòu)師在沒有MIPI接口的系統(tǒng)中使用GMSL組件，同時(shí)保持嵌入式和網(wǎng)絡(luò)邊緣用例所需的比特率和連接性。
橋接MIPI DSI和DisplayPort：通過使用萊迪思FPGA和IP核，開發(fā)人員可以無縫銜接移動(dòng)和高清顯示器。開發(fā)人員可以使用萊迪思CertusPro-NX，通過MIPI協(xié)議將視頻數(shù)據(jù)從DSI傳輸?shù)紻isplayPort。該解決方案可滿足各行業(yè)嵌入式視覺的靈活連接要求，包括汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。它有助于確保高質(zhì)量的視頻輸出，同時(shí)降低對(duì)圖形處理器（GPU）等組件的處理能力要求。 除了上述應(yīng)用之外，利用動(dòng)態(tài)接口的、基于萊迪思FPGA的系統(tǒng)還有望支持不斷發(fā)展的機(jī)器人技術(shù)、通過人工智能強(qiáng)化的工業(yè)檢測(cè)工具、汽車視覺系統(tǒng)等。強(qiáng)大的硬件和適應(yīng)性強(qiáng)的連接接口相結(jié)合，使開發(fā)人員得以支持要求高效控制和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧揭曈X系統(tǒng)。 了解更多有關(guān)萊迪思FPGA如何實(shí)現(xiàn)您的高速和低功耗嵌入式視覺應(yīng)用的信息，請(qǐng)立即聯(lián)系我們的團(tuán)隊(duì)。 |
