高云GW5AT系列FPGA在接口扩展和桥接领域的应用方向探讨分享

作者:Hello,Panda

大家早上好、中午好、下午好、晚上好,熊猫君有一阵子没有学习了,实在是不得闲,最近发生的事情真的挺多的。今天刷了一下国产Fpga的网站,发现高云新出的Arora V系列的GW5AT系列的FPGA在接口扩展和桥接领域的应用很有特色,特别是MG132和UG225两个封装器件,看起来十分的美丽(UG324S和UG324A在某些应用场合也不赖),下面是器件的截图:

如上图所示:MG132系列的量产型号是GW5AT-LV15MG132(不能接DDR3);UG225系列的型号是GW5AT-LV60UG225(适合接一片16bit位宽的DDR3)。器件均有1个4LANES的2.5Gbps的MIPI-DPHY硬核,一个3Tri的2.5Gsps的MIPI C-PHY硬核和一组4lanes的12.5Gbps 的高速Serdes;在封装上来讲,也都是小型化封装。以下探讨应用方向:

应用方向一:SLVS-EC采集和桥接

之前熊猫君也分享过使用AMD(Xilinx)、Intel(Altera)和Lattice的FPGA来采集接收SLVS-EC数据,当时的最优解是使用Crosslink-NX的LIFCL-40 289csBGA封装器件,现在的综合最优解是使用GW5AT-LV15MG132,理由如下:

如上两款器件均适合从SLVS-EC Sepc V2.0 4lanes(约4.75Gbps/lane)全速率到LVDS或MIPI D-PHY的转换。区别是:(1)LIFCL-40的逻辑量较多,做完桥接后还有一定的富余可以用来做一些其它的处理,但GW5AT-15K的逻辑就刚刚好够转换用;(2)GW5AT-15K的BOM成本只有LIFCL-40的一半。这对于一些后端需要使用瑞星微RK3588、RK3576,海思Hi3559等不带原生高速SLVS-EC 2.0接口的工业应用场合,使用GW5AT-15无疑是个很不错的选择,性能够用,价格实惠又满足了国产化的要求。

应用方向二:MIPI C-PHY采集和桥接

MIPI C-PHY摄像头主要大量存在于手机摄像头应用上,主流的Sony和OV都有,在高云GW5A系列FPGA出来以前,是没有FPGA可以直接接入C-PHY的。而摄像头模组生产需要用测试盒测试和检验摄像头模组,这些测试盒子生产厂家如深圳市迅飞自动化等一般采用传统FPGA外加一些复杂的电路转换器件来间接采集C-PHY信号,BOM和物料成本都很高,现在GW5AT的C-PHY硬核出世以后,让FPGA接收C-PHY数据变得简单,虽然速率只有2.5Gsps/Tri(折合速率为2.5Gsps*2.28 = 5.7Gbps),但也能满足95%以上的应用的场合了。

应用方向三:驱动MIPI C-PHY显示屏

这个属于比较小众的应用领域,市面上有一些高帧率大幅面显示屏使用MIPI C-PHY。而显示驱动的通用芯片和SoC基本都不能直接C-PHY,因此驱动这类屏就需要特定的ASIC了,之前晶门电子一款MIPI C-PHY桥接IC就报价高达数十美金。好了,现在用GW5AT-LV15MG132就可以方便实现LVDS、MIPI或HDMI、DP(使用FPGA的4lanes高速SERDES接收)到MIPI C-PHY的转换了。当然,如果需要对画面做一些处理,比如说做点ISP,也可以用GW5AT-60挂DDR来实现。

应用方向四:LVDS/MIPI桥HDMI、DP

这种应用主要在低成本FPGA和SoC原生接口不够的情况下使用。目前此类桥接芯片主要是台湾联阳(HDMI最高可桥4K60Hz)和合肥龙迅(HDMI最高可桥4K30Hz)在生产。使用GW5AT-LV15MG132实现此类转换,在一些定制应用场合,也有一定的优势存在。

应用方向五:工业相机

GW5AT-LV60UG225特别适合用需要原图的工业相机,Mono和YUV422图像格式可以最高达到4K60Hz 。若接口使用GigEVision 10G网,则可直接使用FPGA自带的Serdes,若使用USB3.2接口,使用Serdes自己写USB3.2的IP不现实,则可以搭配英飞凌最新的FX10系列的USB3.2 10Gbps USB Bridge芯片CYUSB4014(目前可以买到的型号)实现4K60Hz原图直采,下面的图片是FX10器件简介和架构图。顺便提一嘴,这个CYUSB4014开发起来要比USB3014复杂蛮多蛮多。目前易灵思Ti180的开发板上有搭载,有兴趣的可以找一下。

应用六:LVDS/SLVS/DVP/HiSpi等接口到MIPI的桥接

这是一个老生常谈的需求,主要面向需要统一为MIPI接口的英伟达Jeston、瑞星微、海思或全志等的SoC,将LVDS/DVP(几乎所有的CMOS传感器厂家都有),SLVS(主要是Sony)和HiSpi(主要是安森美)等各式的输出接口统一桥接为MIPI方便后端SOC使用。不再赘述。

Ok,今天的讨论到此结束。朋友有什么好点子,好需求,也欢迎后台联系熊猫君共同探讨、实施,谢谢大家的关注!

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