明德扬某无人机项目4路MIPI技术方案

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明德扬某无人机项目4路MIPI技术方案

这是明德扬与某公司的一个合作案例。这家公司注册资金为7亿元，与我们合作用于无人机的MIPI技术。在这次合作中，我们的技术具有使用芯片少，占用资源低、通过速率高等特点，为合作方节约成本的同时提高产品性能。明德扬承接多种PFGA项目技术。这是其中的一项业务。

一、项目结构图

二、实现功能（技术参数）

      

      本项目实现的是4路MIPI图像数据，每2路做左右拼接后，得到2路摄像头数据，再按MIPI CSI协议发送给海思方案芯片。主要功能包括D-PHY协议解析、CSI协议解析、图像拼接、CSI协议打包和D-PHY协议打包等。

     具体的实现参数如下：

1.支持的分辨率：输入支持640*400、1024*800、1280*800等分辨率；输出支持1280*400、2048*800和2560*800等分辨率。

2.支持的帧率：输入输出的帧率相同，达到40帧/秒，理论上可达到60帧/秒；合作方需要标准为40帧/秒，故60帧/秒没有实测。

3. 传输协议：输入为MIPI D-PHY，CSI；输出为MIPI D-PHY，CSI。

4. 输入LANE数：每路MIPI的LANE均为2，输出MIPI的每路的LANE数均为2。

5. 实现芯片为 LATTICE LCMXO3LF-6900E-5MG256C；官方宣传该芯片至多只能实现2路MIPI图像数据，本公司创新性地实现了6路MIPI图像数据。

三、硬件效果

四、图像显示图

显示器共显示了12幅图像，其中最上面的四幅图像是FPGA的输出；最上面左边和右边均是拼接后的2560*800图像。

五、TOP层次源码

       这是本公司实现的D-PHY代码，由于官方的D-PHY占用资源较多，经我司工程师的研究，重新设计了D-PHY，使得4路MIPI图像接收成为可能。

         图中的PLL0是时钟产生模块。这里要特别留意，此项目的时钟系统需要用心设计，否则会出现不稳定的现象。

图为本公司实现的CSI协议解析，4路图像对应4份CSI解析代码。

本项目还实现GAMMA校正功能，以下是GAMMA校正代码。

SI协议封装代码，一共有两个



发送侧的D-PHY代码，两路MIPI图像共用一个D-PHY。



六、串口助手

上图是调试助手打印出来的图像信息，图中可以显示已经正确地接收了77224帧，共运行了约1小时，丢帧为11（注意，此处丢帧是上电后同步时的丢帧，之后处于稳定运行状态。）

七、综合后的资源占用率

下图为本项目的资源使用情况。

八、技术创新

1.芯片少，实现MIPI多

大家都知道如果要实现4路MIPI输入和2路MIPI输出的要求，通常的做法是采用2片FPGA芯片，成本较高，在此项目上我们的方案能用一个芯片做好，为合作方节约了一半的成本。

2.独创DPHY

如果按官方的参考设计，则受限于资源的限制（PLL资源和时钟资源），至多只能实现2路MIPI的输入和1路MIPI的输出，我们基于MIPI协议设计出能实现合作方需求的程序。

3.占用资源少，成本低

官方参考设计，一般是一路MIPI对应一个D-PHY的IP核，需要占用较多的逻辑资料和时钟资源。我司创新性地改造结果，将2路MIPI的数据，使用1个D-PHY来实现，资源节省了一半。

4.速率高

输入分辨率为1280*1024*60；输出为2560*1024*60。

九、调试运行稳定