UG0806
Panduan Pengguna
Penyahkod Penerima MIPI CSI-2 Untuk PolarFire
UG0806 MIPI CSI-2 Penyahkod Penerima untuk PolarFire
Ibu Pejabat Microsemi
One Enterprise, Aliso Viejo, CA 92656 USA
Dalam Amerika Syarikat: +1 800-713-4113
Di luar AS: +1 949-380-6100
Jualan: +1 949-380-6136
Faks: +1 949-215-4996
e-mel: sales.support@microsemi.com
www.microsemi.com
©2021 Microsemi, anak syarikat milik penuh Microchip Technology Inc. Hak cipta terpelihara. Microsemi dan logo Microsemi adalah tanda dagangan berdaftar Microsemi Corporation. Semua tanda dagangan dan tanda perkhidmatan lain adalah hak milik pemilik masing-masing.
Microsemi tidak membuat waranti, perwakilan atau jaminan mengenai maklumat yang terkandung di sini atau kesesuaian produk dan perkhidmatannya untuk apa-apa tujuan tertentu, dan Microsemi juga tidak memikul sebarang liabiliti yang timbul daripada aplikasi atau penggunaan mana-mana produk atau litar. Produk yang dijual di bawah ini dan mana-mana produk lain yang dijual oleh Microsemi telah tertakluk kepada ujian terhad dan tidak boleh digunakan bersama dengan peralatan atau aplikasi kritikal misi. Sebarang spesifikasi prestasi dipercayai boleh dipercayai tetapi tidak disahkan, dan Pembeli mesti menjalankan dan melengkapkan semua prestasi dan ujian lain produk, bersendirian dan bersama-sama dengan, atau dipasang dalam, mana-mana produk akhir. Pembeli tidak boleh bergantung pada mana-mana data dan spesifikasi prestasi atau parameter yang disediakan oleh Microsemi. Adalah menjadi tanggungjawab Pembeli untuk menentukan secara bebas kesesuaian mana-mana produk dan untuk menguji dan mengesahkan yang sama. Maklumat yang diberikan oleh Microsemi di bawah ini disediakan "seadanya, di mana ada" dan dengan semua kesilapan, dan keseluruhan risiko yang berkaitan dengan maklumat tersebut adalah sepenuhnya kepada Pembeli. Microsemi tidak memberikan, secara eksplisit atau tersirat, kepada mana-mana pihak apa-apa hak paten, lesen, atau mana-mana hak IP lain, sama ada berkenaan dengan maklumat itu sendiri atau apa-apa yang diterangkan oleh maklumat tersebut. Maklumat yang diberikan dalam dokumen ini adalah hak milik Microsemi, dan Microsemi berhak untuk membuat sebarang perubahan pada maklumat dalam dokumen ini atau kepada mana-mana produk dan perkhidmatan pada bila-bila masa tanpa notis.
Mengenai Microsemi
Microsemi, anak syarikat milik penuh Microchip Technology Inc. (Nasdaq: MCHP), menawarkan portfolio komprehensif semikonduktor dan penyelesaian sistem untuk aeroangkasa & pertahanan, komunikasi, pusat data dan pasaran perindustrian. Produk termasuk litar bersepadu isyarat bercampur analog berprestasi tinggi dan keras sinaran, FPGA, SoC dan ASIC; produk pengurusan kuasa; pemasaan dan peranti penyegerakan serta penyelesaian masa yang tepat, menetapkan piawaian masa dunia; peranti pemprosesan suara; penyelesaian RF; komponen diskret; penyelesaian storan dan komunikasi perusahaan, teknologi keselamatan dan anti-t berskalaamper produk; Penyelesaian Ethernet; IC dan rentang tengah Power-over-Ethernet; serta keupayaan dan perkhidmatan reka bentuk tersuai. Ketahui lebih lanjut di www.microsemi.com.
Sejarah Semakan
Sejarah semakan menerangkan perubahan yang telah dilaksanakan dalam dokumen. Perubahan disenaraikan mengikut semakan, bermula dengan penerbitan semasa.
1.1 Semakan 10.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Ciri Utama yang dikemas kini, halaman 3
- Dikemas kini Rajah 2, muka surat 4.
- Jadual 1 dikemas kini, muka surat 5
- Jadual 2 dikemas kini, muka surat 6
1.2 Semakan 9.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Ciri Utama yang dikemas kini, halaman 3
- Jadual 4 dikemas kini, muka surat 8
1.3 Semakan 8.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Menambah sokongan untuk konfigurasi 8 lorong untuk jenis Data Raw-14, Raw-16 dan RGB-888.
- Dikemas kini Rajah 2, muka surat 4.
- Bahagian yang dikemas kini Ciri Utama, halaman 3.
- Bahagian mipi_csi2_rxdecoder yang dikemas kini, halaman 5.
- Jadual 2, muka surat 6 dan Jadual 4, muka surat 8 dikemas kini.
1.4 Semakan 7.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Menambah bahagian sub peringkat Ciri Utama, halaman 3 dan Keluarga Disokong, halaman 3.
- Jadual 4 dikemas kini, muka surat 8.
- Kemas kini Rajah 4, muka surat 9 dan Rajah 5, muka surat 9.
- Bahagian ditambahkan Lesen, halaman 10, Arahan Pemasangan, halaman 11, dan Penggunaan Sumber, halaman 12.
- Sokongan Teras untuk jenis data Raw14, Raw16 dan RGB888 untuk 1, 2 dan 4 lorong telah ditambahkan.
1.5 Semakan 6.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Pengenalan yang dikemas kini, muka surat 3.
- Dikemas kini Rajah 2, muka surat 4.
- Jadual 2 dikemas kini, muka surat 6.
- Jadual 4 dikemas kini, muka surat 8.
1.6 Semakan 5.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Pengenalan yang dikemas kini, muka surat 3.
- Tajuk yang dikemas kini untuk Rajah 2, muka surat 4.
- Jadual 2, muka surat 6 dan Jadual 4, muka surat 8 dikemas kini.
1.7 Semakan 4.0
Mengemas kini dokumen untuk Libero SoC v12.1.
1.8 Semakan 3.0
Berikut ialah ringkasan perubahan yang dibuat dalam semakan ini.
- Sokongan untuk jenis data RAW12 telah ditambahkan.
- Menambahkan isyarat keluaran frame_valid_o dalam IP, lihat Jadual 2, halaman 6.
- Menambahkan parameter konfigurasi g_NUM_OF_PIXELS dalam Jadual 4, halaman 8.
1.9 Semakan 2.0
Sokongan untuk jenis data RAW10 telah ditambahkan.
1.10 Semakan 1.0
Penerbitan pertama dokumen ini.
pengenalan
MIPI CSI-2 ialah spesifikasi standard yang ditakrifkan oleh pakatan Antara Muka Pemproses Industri Mudah Alih (MIPI). Spesifikasi Camera Serial Interface 2 (CSI-2) mentakrifkan antara muka antara peranti persisian (kamera) dan pemproses hos (base-band, enjin aplikasi). Panduan pengguna ini menerangkan penyahkod penerima MIPI CSI2 untuk PolarFire (MIPI CSI-2 RxDecoder), yang menyahkod data daripada antara muka penderia.
Teras IP menyokong berbilang lorong (1, 2, 4, dan 8 lorong) untuk jenis data Raw-8, Raw-10, Raw-12, Raw-14, Raw-16 dan RGB-888.
MIPI CSI-2 beroperasi dalam dua mod—mod berkelajuan tinggi dan mod kuasa rendah. Dalam mod berkelajuan tinggi, MIPI CSI-2 menyokong pengangkutan data imej menggunakan format paket pendek dan panjang. Paket pendek menyediakan penyegerakan bingkai dan maklumat penyegerakan talian. Paket panjang memberikan maklumat piksel. Urutan paket yang dihantar adalah seperti berikut.
- Permulaan bingkai (paket pendek)
- Mula talian (pilihan)
- Beberapa paket data imej (paket panjang)
- Penghujung baris (pilihan)
- Hujung bingkai (paket pendek)
Satu paket panjang adalah bersamaan dengan satu baris data imej. Ilustrasi berikut menunjukkan aliran data video.
Rajah 1 • Strim Data Video
2.1 Ciri-ciri Utama
- Menyokong jenis data Raw-8, Raw-10, Raw-12, Raw-14, Raw-16 dan RGB-888 untuk 1, 2, 4 dan 8 lorong
- Menyokong 4 piksel setiap jam piksel untuk mod 4 dan 8 lorong
- Menyokong Antara Muka Video Strim Asli dan AXI4
- IP tidak menyokong transaksi dalam mod Kuasa rendah
- IP tidak menyokong mod Saluran Terbenam/Maya (ID).
2.2 Keluarga yang Disokong
- SoC PolarFire®
- PolarFire®
Pelaksanaan Perkakasan
Bahagian ini menerangkan butiran pelaksanaan perkakasan. Ilustrasi berikut menunjukkan penyelesaian penerima MIPI CSI2 yang mengandungi MIPI CSI2 RxDecoder IP. IP ini perlu digunakan bersama dengan blok antara muka generik IOD PolarFire ® MIPI dan Gelung Berkunci Fasa (PLL). IP MIPI CSI2 RxDecoder direka untuk berfungsi dengan blok PolarFIre MIPI IOG. Rajah 2 menunjukkan sambungan pin daripada PolarFire IOG ke IP MIPI CSI2 RxDecoder. PLL diperlukan untuk menjana jam selari (jam piksel). Jam input kepada PLL adalah daripada pin output RX_CLK_R IOG. PLL perlu dikonfigurasikan untuk menghasilkan jam selari, berdasarkan MIPI_bit_clk dan bilangan lorong yang digunakan. Persamaan yang digunakan untuk mengira jam selari adalah seperti berikut.
CAM_CLOCK_I = (MIPI _ bit _ clk)/4
JAM_SELARI = (CAM_CLOCK_I x Bilangan_Lorong x 8)/(g _ LEBAR DATA xg _ NUM _ DARI _ PIKSEL)
Ilustrasi berikut menunjukkan seni bina MIPI CSI-2 Rx untuk PolarFire.
Rajah 2 • Seni bina MIPI CSI-2 Rx Solution untuk Konfigurasi 4 Lorong
Angka sebelumnya menunjukkan modul berbeza dalam MIPI CSI2 RxDecoder IP. Apabila digunakan bersama dengan PolarFire IOD Generic dan PLL, IP ini boleh menerima dan menyahkod paket MIPI CSI2 untuk menghasilkan data piksel bersama-sama dengan isyarat yang sah.
3.1 Penerangan Reka Bentuk
Bahagian ini menerangkan modul dalaman IP yang berbeza.
3.1.1 Embsync_detect
Modul ini menerima data daripada IOG PolarFire dan mengesan kod SYNC terbenam dalam data yang diterima setiap lorong. Modul ini juga menjajarkan data dari setiap lorong ke kod SYNC dan menghantarnya ke modul mipi_csi2_rxdecoder untuk menyahkod paket.
3.1.2 mipi_csi2_rxdecoder
Modul ini menyahkod paket pendek dan paket panjang yang masuk dan menjana output frame_start_o, frame_end_o, frame_valid_o, line_start_o, line_end_o, word_count_o, line_valid_o dan data_out_o output. Data piksel tiba di antara isyarat permulaan dan garisan tamat. Paket pendek hanya mengandungi pengepala paket dan menyokong pelbagai jenis data. Teras IP Penerima CSI-2 MIPI menyokong jenis data berikut untuk paket pendek.
Jadual 1 • Jenis Data Paket Pendek yang Disokong
| Jenis Data | Penerangan |
| 0x00 | Permulaan Bingkai |
| 0x01 | Bingkai Tamat |
Paket panjang mengandungi data imej. Panjang paket ditentukan oleh resolusi mendatar, yang mana penderia kamera dikonfigurasikan. Ini boleh dilihat pada isyarat keluaran word_count_o dalam bait.
Ilustrasi berikut menunjukkan pelaksanaan FSM penyahkod.
Rajah 3 • Pelaksanaan FSM Penyahkod
- Permulaan Bingkai: Apabila menerima paket permulaan bingkai, jana nadi permulaan bingkai, dan kemudian tunggu untuk permulaan baris.
- Mula Talian: Apabila menerima petunjuk permulaan talian, jana nadi permulaan talian.
- Line End: Semasa menjana nadi permulaan talian, simpan data piksel, dan kemudian jana nadi hujung talian. Ulangi Langkah 2 dan 3 sehingga paket hujung bingkai diterima.
- Bingkai Akhir: Apabila menerima paket hujung bingkai, hasilkan nadi hujung bingkai. Ulangi langkah di atas untuk semua bingkai.
CAM_CLOCK_I mesti dikonfigurasikan kepada frekuensi penderia imej, untuk memproses data masuk, tanpa mengira Num_of_lanes_i yang dikonfigurasikan kepada satu lorong, dua lorong atau empat lorong.
IP menyokong jenis data Raw-8, Raw-10, Raw-12, Raw-14, Raw-16 dan RGB-888. Satu piksel setiap jam diterima pada data_out_o jika g_NUM_OF_PIXELS ditetapkan kepada satu. Jika g_NUM_OF_PIXELS ditetapkan kepada 4 maka empat piksel setiap jam dihantar keluar dan jam selari perlu dikonfigurasikan 4 kali lebih rendah daripada kes biasa. Empat piksel setiap jam konfigurasi memberikan pengguna kefleksibelan untuk menjalankan reka bentuk mereka pada resolusi yang lebih tinggi dan kadar data kamera yang lebih tinggi, yang menjadikannya lebih mudah untuk memenuhi pemasaan reka bentuk. Untuk menunjukkan data imej yang sah, isyarat keluaran line_valid_o dihantar. Apabila ia ditegaskan tinggi, data piksel output adalah sah.
3.2 Input dan Output
Jadual berikut menyenaraikan port input dan output bagi parameter konfigurasi IP.
Jadual 2 • Port Input dan Output untuk Antara Muka Video Asli
| Nama Isyarat | Arah | Lebar | Penerangan |
| CAM_CLOCK_I | Input | 1 | Jam penderia imej |
| PARALLEL_CLOCK_I | Input | 1 | Jam piksel |
| RESET_N_I | Input | 1 | Isyarat tetapan semula rendah aktif tak segerak |
| L0_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 1 |
| L1_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 2 |
| L2_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 3 |
| L3_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 4 |
| L4_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 5 |
| L5_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 6 |
| L6_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 7 |
| L7_HS_DATA_I | Input | 8-bit | Data input berkelajuan tinggi dari lorong 8 |
| L0_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong satu. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L0_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong satu |
| L1_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong dua. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L1_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong dua |
| L2_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong tiga. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L2_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong tiga |
| L3_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong empat. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L3_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong empat |
| L4_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong lima. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L4_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong lima |
| L5_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong enam. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L5_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong enam |
| L6_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong tujuh. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L6_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong tujuh |
| L7_LP_DATA_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah positif dari lorong lapan. Nilai lalai ialah 0 untuk PolarFire dan PolarFire SoC. |
| L7_LP_DATA_N_I | Input | 1 | Data input kuasa rendah negatif dari lorong lapan |
| data_out_o | Keluaran | g_DATAWIDT H*g_NUM_OF _PIKSEL-1: 0 |
8-bit, 10-bit, 12-bit, 14-bit, 16-bit dan RGB-888 (24-bit) dengan satu piksel setiap jam. 32-bit, 40-bit, 48-bit, 56-bit, 64-bit dan 96-bit dengan empat piksel setiap jam. |
| line_valid_o | Keluaran | 1 | Data keluaran yang sah. Ditegaskan tinggi apabila data_out_o sah |
| bingkai_mula_o | Keluaran | 1 | Ditegaskan tinggi untuk satu jam apabila permulaan bingkai dikesan dalam paket masuk |
| bingkai_hujung_o | Keluaran | 1 | Ditegaskan tinggi untuk satu jam apabila hujung bingkai dikesan dalam paket masuk |
| bingkai_sah_o | Keluaran | 1 | Ditegaskan tinggi untuk satu jam untuk semua baris aktif dalam bingkai |
| baris_mula_o | Keluaran | 1 | Ditegaskan tinggi untuk satu jam apabila permulaan talian dikesan dalam paket masuk |
| line_end_o | Keluaran | 1 | Ditegaskan tinggi untuk satu jam apabila hujung talian dikesan dalam paket masuk |
| word_count_o | Keluaran | 16-bit | Mewakili nilai piksel dalam bait |
| ecc_error_o | Keluaran | 1 | Isyarat ralat yang menunjukkan ketidakpadanan ECC |
| data_type_o | Keluaran | 8-bit | Mewakili jenis Data paket |
3.3 Pelabuhan Aliran AXI4
Jadual berikut menyenaraikan port input dan output AXI4 Stream Port.
Jadual 3 • Port untuk Antara Muka Video Strim AXI4
| Nama Pelabuhan | taip | Lebar | Penerangan |
| RESET_N_I | Input | 1bit | Tetapan semula tak segerak rendah yang aktif isyarat untuk mereka bentuk. |
| JAM_I | Input | 1bit | Jam sistem |
| TDATA_O | Keluaran | g_NUM_OF_PIXELS*g_DATAWIDTH bit | Data Keluaran Video |
| TVALID_O | Keluaran | 1bit | Talian Output Sah |
| TLAST_O | Keluaran | 1bit | Isyarat akhir bingkai output |
| TUSER_O | Keluaran | 4bit | bit 0 = Hujung bingkai bit 1 = tidak digunakan bit 2 = tidak digunakan bit 3 = Bingkai Sah |
| TSTRB_O | Keluaran | g_DATAWIDTH /8 | Keluaran strob Data Video |
| TKEEP_O | Keluaran | g_DATAWIDTH /8 | Simpan Data Video Output |
3.4 Parameter Konfigurasi
Jadual berikut menyenaraikan perihalan parameter konfigurasi yang digunakan dalam pelaksanaan perkakasan blok Penyahkod MIPI CSI-2 Rx. Ia adalah parameter generik dan boleh berbeza-beza berdasarkan keperluan aplikasi.
Jadual 4 • Parameter Konfigurasi
| Nama | Penerangan |
| Lebar Data | Lebar data piksel input. Menyokong 8-bit, 10-bit, 12-bit, 14-bit, 16-bit dan 24-bit (RGB 888) |
| Lebar Lorong | Bilangan lorong MIPI. • Menyokong 1, 2, 4 dan 8 lorong |
| Bilangan Piksel | Pilihan berikut tersedia: 1: Satu piksel setiap jam 4: Empat piksel setiap jam dengan kekerapan jam piksel dikurangkan empat kali (tersedia hanya dalam mod 4 lorong atau 8 lorong). |
| Input Data Invert | Pilihan untuk menyongsangkan data masuk adalah seperti berikut: 0: tidak menyongsangkan data masuk 1: menyongsangkan data masuk |
| Saiz FIFO | Lebar Alamat Byte2PixelConversion FIFO, Disokong dalam Julat: 8 hingga 13. |
| Antara Muka Video | Antara Muka Video Strim Asli dan AXI4 |
3.5 Rajah Masa
Bahagian berikut menunjukkan rajah masa.
3.5.1 Peket Panjang
Ilustrasi berikut menunjukkan bentuk gelombang masa bagi paket panjang.
Rajah 4 • Bentuk Gelombang Masa Paket Panjang
3.5.2 Paket Pendek
Ilustrasi berikut menunjukkan bentuk gelombang pemasaan paket permulaan bingkai.
Rajah 5 • Bentuk Gelombang Masa bagi Paket Permulaan Bingkai
Lesen
MIPICSI2 RxDecoder IP clear RTL dikunci lesen dan RTL yang disulitkan tersedia secara percuma.
4.1 Disulitkan
Kod RTL lengkap disediakan untuk teras, membolehkan teras dijadikan instantiated dengan alat Reka Bentuk Pintar. Simulasi, sintesis dan reka letak boleh dilakukan dalam Libero® System-on-Chip (SoC). Kod RTL untuk teras disulitkan.
4.2 RTL
Kod sumber RTL yang lengkap disediakan untuk teras.
Arahan Pemasangan
Teras mesti dipasang ke dalam perisian Libero. Ia dilakukan secara automatik melalui fungsi kemas kini Katalog dalam Libero, atau CPZ file boleh ditambah secara manual menggunakan ciri katalog Tambah Teras. Sebaik sahaja CPZ file dipasang di Libero, teras boleh dikonfigurasikan, dijana dan dijadikan instantiated dalam Reka Bentuk Pintar untuk dimasukkan dalam projek Libero.
Untuk arahan lanjut tentang pemasangan teras, pelesenan dan penggunaan umum, rujuk kepada Bantuan Libero SoC Online.
Penggunaan Sumber
Jadual berikut menunjukkan penggunaan sumber sebagaiampTeras Penerima MIPI CSI-2 dilaksanakan dalam PolarFire FPGA (pakej MPF300TS-1FCG1152I) untuk konfigurasi RAW 10 dan 4 lorong.
Jadual 5 • Penggunaan Sumber
| unsur | Penggunaan |
| DFF | 1327 |
| LUT 4-input | 1188 |
| LSRAM | 12 |
Microsemi Proprietary UG0806 Semakan 10.0
Dokumen / Sumber
 |
MICROCHIP UG0806 Penyahkod Penerima MIPI CSI-2 untuk PolarFire [pdf] Panduan Pengguna UG0806 Penyahkod Penerima MIPI CSI-2 untuk PolarFire, UG0806, Penyahkod Penerima MIPI CSI-2 untuk PolarFire, Penyahkod Penerima MIPI CSI-2, Penyahkod Penerima, Penyahkod |
