物联网智能应用带动影像传感器装置量

Lattice Semiconductor工程师Tom Watzka日前指出，MIPI联盟（MIPI Alliance）开发的相机串列界面（Camera Serial Interface-2﹔MIPI CSI-2）规格问世后，带动虚拟频道（Virtual Channels）出现并开始帮内嵌工程师可在单一I/O埠整合多种传感器数据串流，因而降低整体设计过程与利用大量影像传感器的应用所需的耗能。另外，借由FPGA的可重新程序设计、效能与尺寸等特性，更可让客户更容易增加支持虚拟频道。

据报道，由于无人机、智能车与扩增实境或虚拟实境装置都使用多个影像传感器捕捉其操作环境数据，而且为了提供系统所需的图像数据，每颗传感器都须连接至系统应用处理器（AP），而增加设计上的挑战。

首先是AP连接至感传感器的I/O埠数量有限，第二是无人机等装置尺寸小，采用的元件必须小。Watzka指出，解决I/O埠数量有限问题可通过使用虚拟频道，其最高可整合16个不同传感器串流成为单一串流，至于最适合搭配的硬件则是FPGA。

另外，据Semico Research指出，车用、无人机与AR/VR装置应用已成为带动使用传感器最大来源，预计2022年，影像传感器出货量将来到15亿颗。

不过，上述应用需要多种传感器来捕捉数据，另外，更多传感器也会增加有线连接至装置电路板AP的密度，而增加设计挑战。

目前连接镜头传感器至AP受欢迎的标准是MIPI CSI-2，可将多种不同数据串流整合，不过，整合不同影像传感器串流至单一影片串流仍有挑战。

以无人机为例，该装置可能使用高分辨率影像传感器与较低分辨率IR传感器，两种传感器有不同影格率、分辨率与与频宽而无法同步。因此，为了掌握不同影片串流，每个CSI-2数据封包都需要标签虚拟频道识别码，以便AP可处理每个封包。除了封包标签（packet tagging）之外，结合数据串流也需要被同步的数据负载。因此，采用桥接器支持虚拟频道可解决上述问题。

Watzka表示，FPGA可让每个传感器输入采用平行数据路径，让每个路径都有各自时域（clock domain），在虚拟频道结合阶段时可让每个时域被同步，省去AP处理负担。

Lattice Semiconductor推出的CrossLink FPGA可提供性能、尺寸与功耗整合。该FPGA提供2个4通道D-PHY收发器，每个埠实体层运行速率6Gb/s，大小仅6平方公厘并可支持最多15个源同步，但耗能不到100mW。