廣大市場(chǎng)受益于采用低成本FPGA的MIPI DSI顯示屏和應用處理器

在二十世紀九十年代，PC毫無(wú)疑問(wèn)是最高性?xún)r(jià)比的平臺，其他領(lǐng)域的工程師意識到如果在他們的非PC應用中采用PC元件，他們可獲益于這些低成本和高可靠性的元件。眾多嵌入式設計師發(fā)揚了這種做法，為終端消費者提供更大的價(jià)值。在過(guò)去的幾年里，PC已經(jīng)不再是可以利用的高性?xún)r(jià)比平臺?，F在，智能手機和平板電腦成為了市場(chǎng)主宰，而PC市場(chǎng)正在萎縮。正如先前的設計師采用低成本的PC元件，如今的工程師同樣希望使用為智能手機和平板電腦開(kāi)發(fā)的元器件獲得同樣良好的效果。

絕大多數的智能手機和平板電腦使用MIPI標準組織定義的總線(xiàn)和接口。例如，顯示屏顯示接口稱(chēng)為DSI(顯示串行接口)，圖像傳感接口稱(chēng)為CSI-2(攝像機串行接口)。MIPI標準組織定義應用處理器和眾多外圍設備的互連，包括圖像傳感器、存儲器、顯示屏、射頻元件和傳感器等等。一些嵌入式設計師甚至想將應用處理器作為他們構建系統的核心。很不幸的是很多這樣的設計無(wú)法實(shí)現，因為現有的軟件和功能專(zhuān)為沿用幾代的嵌入式處理器而開(kāi)發(fā)，實(shí)現這些設計要承擔過(guò)高的成本。不過(guò)仍然有一些設計還是想利用智能手機和平板電腦中的其他元件。實(shí)現這些設計時(shí)面臨的最主要挑戰是連接，需要將已成熟應用的接口橋接至大量的MIPI標準總線(xiàn)，例如DSI。

為了更好地說(shuō)明，讓我們想象一個(gè)進(jìn)行了大量軟件開(kāi)發(fā)和資金投入的微控制器。假設這個(gè)系統設計者想要繼續使用這個(gè)微控制器，同時(shí)又期望能夠驅動(dòng)移動(dòng)設備中的顯示屏。用于顯示屏的DSI接口是串行的SLVS信號總線(xiàn)。問(wèn)題在于微控制器使用的是CMOS RGB或者LVDS flatlink總線(xiàn)來(lái)連接LCD顯示屏。這和DSI接口是不兼容的，因此這兩個(gè)器件無(wú)法正常工作。

不久之前，設計師只能放棄在嵌入式設計中使用低成本DSI顯示屏的想法，除非用于橋接的ASIC的成本是合理的。這并不是個(gè)例，在大量主流的設計中設計師不得不采用昂貴的顯示屏。幸運的是，現在已經(jīng)有低成本、易于配置的解決方案可以解決這個(gè)問(wèn)題。事實(shí)上這些解決方案允許幾乎所有的嵌入式設計采用低成本的DSI顯示屏。

萊迪思最近發(fā)布的一套解決方案利用超低密度(ULD)FPGA橋接MIPI DSI和CSI-2接口到大量的傳統總線(xiàn)。這些低成本、低功耗的FPGA產(chǎn)品和MIPI參考設計被設計用來(lái)構建一個(gè)理想的橋接芯片，能將DSI顯示屏連接至各種嵌入式微處理器或者微控制器。

舉一個(gè)例子，我們假設想要使用的微控制器帶有CMOS RGB888(24位色彩總線(xiàn))顯示接口。第一步需要確認如何對DSI顯示屏的配置存儲器進(jìn)行編程。大多數情況下微控制器通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行配置。但是DSI不能接受I2C對顯示屏進(jìn)行配置。DSI通過(guò)串行數據通道D0接收顯示指令設置(DCS)。于是，FPGA需要將微控制器發(fā)出的I2C指令轉換為一系列DCS指令來(lái)配置DSI顯示屏。一旦對顯示屏的編程完畢，FPGA就配置為接收RGB888接口的數據。假設RGB888總線(xiàn)輸出的分辨率與DSI顯示屏的分辨率一樣，下一步就需要將并行總線(xiàn)轉換成串行DSI總線(xiàn)。如果微控制器輸出的分辨率和顯示屏的分辨率不一樣，FPGA可對圖像進(jìn)行縮放。在這兩種情境下，都必須要對DSI接口的數據輸出通道的數量進(jìn)行配置。配置完成后，ULD FPGA將輸出一個(gè)DSI發(fā)送接口來(lái)驅動(dòng)DSI顯示屏。

獲取自定義DSI發(fā)送橋接的參考設計，請訪(fǎng)問(wèn)http://www.latticesemi.com/dsitx。

當面臨應用處理器與非 DSI標準的LCD顯示屏的互連需求時(shí)，又該如何實(shí)現?雖然有一些應用處理器擁有不止一種顯示屏接口總線(xiàn)，但其中大多數只采用DSI標準。于是在先前章節中討論過(guò)的類(lèi)似挑戰又出現了。需要應用處理器將其DSI信號輸出到LCD顯示屏，類(lèi)似于LVDS flatlink總線(xiàn)。相同的ULD FPGA也可用作此類(lèi)橋接的解決方案。在這種類(lèi)型的設計中，DSI將作為FPGA的輸入總線(xiàn)，LVDS顯示屏由FPGA驅動(dòng)。獲取自定義DSI接收橋接的參考設計，請訪(fǎng)問(wèn)http://www.latticesemi.com/dsitx。

現在設計師們可以使用低成本的ULD FPGA器件橋接至DSI和CSI-2接口，這樣就能使用大量移動(dòng)設備中的元件實(shí)現獨一無(wú)二的設計。正如在PC時(shí)代采用PC元件協(xié)助嵌入式設計降低成本，在萊迪思半導體公司推出的ULD FPGA器件和DSI與CSI-2解決方案的幫助下，設計師也可從使用各種移動(dòng)設備元件中獲益，例如顯示屏、應用處理器和圖像傳感器。