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画像処理向け MIPI コネクティビティ

高性能、低消費電力

概要

エンベデッド ビジョン システムは、拡張現実、自動車、マシン ビジョン、医療、スマート シティ カメラなどの最先端アプリケーションに搭載される最も重要な部分です。最新のビジョン システムでは、高解像度、高フレーム レート、高ピクセル深度が求められるようになり、データレートとメモリ帯域幅に大きな課題が生じています。ザイリンクスは、D-PHY、CSI-2、および DSI プロトコルをサポートするカメラ センサーのキャプチャと表示用として高性能で低消費電力の MIPI ベースのソリューションを提供しています。また、色変換、補正、カラー バランスなどの多くのイメージ センサー アプリケーションに役立つ画像信号処理 IP も提供しています。すべてのデザインには固有の要件がありますが、柔軟性に優れたザイリンクス デバイスで設計することで、開発者は要件を満たすだけでなく、ソリューションの差別化を図ることができます。

ザイリンクス MIPI IP コア

input

CSI-2

レシーバー/トランスミッター コントローラー サブシステム

  • 1 ~ 4 PPI レーンをサポート
  • 複数のデータ型をサポート (RAW、RGB、YUV)
  • CCI インターフェイスに対して AXI IIC をサポート
  • Virtual Channel ID (VC) に基づくフィルタリング
  • シングル/デュアル/クワッド ピクセルの出力をサポート
  • 4K 解像度のイメージャとプロセッサをサポートする AXI4 準拠のインターフェイス
  • 低リソース数
output

DSI

Transmitter Controller Subsystem

  • 1 ~ 4 レーンをサポート
  • 必要なデータ型をすべてサポート
  • 仮想チャネル (1 ~ 4) をプログラム可能、EoTp の生成をサポート
  • 低電力 (LP) モードおよび超低電力 (ULP) モードの生成
  • マルチレーンの相互運用性
  • パケット ヘッダーの ECC 生成
  • データ バイトの CRC 生成 (オプション)
  • データ フォーマットに基づいたピクセル-バイト変換
  • より多くのレジスタへのアクセスに使用する AXI4-Lite インターフェイス
  • 入力ビデオ ストリームについては、『AXI4-Stream Video IP およびシステム デザイン ガイド』 を参照

ザイリンクス デバイスは、単一リンクから複数リンクまでさまざまな MIPI 構成、異なるデータ レート、異なるデータ型に対応できる上に、単一デバイスに受信用データ パスと送信用データ パスを混在させることが可能です。また、I/O 数による制限はありますが、優れた拡張性を備えています。拡張性を維持した上で ISP アルゴリズムの進化に応じてフィールド アップグレード可能であると共に、ソリューションをさらに高速化および合理化するために、プログラマブル ロジックでの画像信号処理 (ISP) チェーンの統合が可能です。

各種ザイリンクス製品の MIPI サポート

コスト重視製品ポートフォリオ 高性能デバイス
  • 外部抵抗ネットワークを使用して D-PHY 規格との互換性を備えることができる低コストの 7 シリーズ デバイス
  • D-PHY データレートは 1 レーンあたり最大 800Mb/s (最大 800万画素)
  • データ レートが高くなると、外部 D-PHY が必要になる
  • 主要デバイス:
  • 高性能デバイスには、D-PHY 物理層のサポートが組み込まれています。
    • Zynq UltraScale+™ MPSoC デバイスのデータ レートは、1 レーンあたり最大 2500Mb/s (最大 1600 万画素)
    • Versal™ ACAP のデータレートは 1 レーンあたり最大 3200Mb/s (最大 3200 万画素)
  • これらのデバイスには、リアルタイム処理、グラフィックス処理、ビデオのエンコード/デコード、波形/パケット処理、機械学習/AI エンジンなどの専用エンジンもあります。
  • 主要デバイス:
アプリケーション

アプリケーション

ザイリンクスは、コストに最適化された高性能デバイスをベースとする、カメラ センサーのキャプチャと表示用の MIPI ベース ソリューションを提供しており、あらゆる市場でのエッジ アプリケーションの実現をサポートします。


オートモーティブ

ザイリンクス オートモーティブ (XA) ポートフォリオは、ADAS、自動運転、車載インフォテインメント/ドライバー情報、および電気化/ネットワーキングなどの分野で直面する課題を解決します。適応性のあるアーキテクチャは、低レイテンシの演算機能を提供できると同時に、MIPI 規格を含む多様なインターフェイス規格にも対応できます。MIPI プロトコルの新規格がリリースされる場合でも、ザイリンクス シリコンは適応性に優れているため、最新インターフェイスに適応するようにシステム設計に変更し、常に最速のデータ転送を可能にします。

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産業機器

スマート シティやスマート リテールでは、クラウドからエッジまでの広範なネットワークを利用する複雑なコンピューティング要件が必要です。ザイリンクスの産業機器向けビジョン ソリューションは、低レイテンシで信頼性が高く、性能、電力、コストを最適なバランスで実現するカメラ/画像処理プラットフォームを提供します。ザイリンクス製品には、ヘテロジニアス エンベデッド プロセッシング、I/O の柔軟性、ハードウェア ベースの確定的な制御、およびライフサイクル全体を通して厳しい環境にも対応できる包括的なソリューションがあります。Vitis™ 統合ソフトウェア プラットフォームと Vitis™ AI 開発環境を利用することで、ザイリンクス ハードウェア プラットフォーム上でアクセラレーション アプリケーションや AI 推論を簡単に開発でき、防犯機器メーカーや AI 開発者は拡張性と差別化要素を備えた最新製品をすばやく開発できます。


民生用電子機器

民生用製品には機械学習機能を実装することで、自律性、ユーザー インタラクション、状況認識などの最先端機能を備えることができます。近年、デジタル一眼レフ (DSLR) カメラ、プリンター、ビデオ会議などの従来アプリケーションには、カメラ付きのロボットやドローン、TV、VR ヘッドセット、スマート アプライアンスが導入され始めています。ザイリンクスのプラットフォームは、高解像度対応 MIPI インターフェイスをサポートし、機械学習やビデオ圧縮機能と共にさまざまな AV インターフェイスとの接続性を備えることができるため、適応性に優れた低コストのシングルチップ ソリューションを実現できます。このような高機能統合ソリューションは、没入型の民生用ビデオおよびイメージング製品の自律性と分析機能を向上させることができ、革新をもたらします。

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航空宇宙/防衛

30 年以上の実績とサポート力を誇るザイリンクスは、次世代の地上/航空/宇宙システムを実現するための幅広い製品ポートフォリオを提供します。Zynq® UltraScale+™ MPSoC デバイスの商用および防衛グレード製品は、MIPI センサーのイメージングおよびコネクティビティ要件に十分応えられる仕様になっています。UAV やロボット開発など、さまざまな用途のプラットフォームを提供しており、ソフトウェア プログラマブルなプラットフォームでデュアル 4Kp60 MIPI 接続をサポートする ZU7EV デバイスを搭載しています。


放送局およびプロ用 A/V 機器

会議/コラボレーション、デジタル シネマ、従来型の放送などのあらゆるアプリケーションで、MIPI は、放送局/プロ用ビデオ キャプチャ アプリケーション向けの最新センサー技術をデザインに組み込むことができます。Any-to-Any のメディア接続性、ビデオ コーデック ユニット (VCU) 機能、さらに 8K 対応のさまざまなビデオ処理要素が統合された MIPI IP を利用することで、インテリジェント デジタル サイネージ、4K UHD 放送、機械学習コラボレーション、低ビット レートでの高品質ライブ ストリーミングなどの最先端アプリケーション開発が可能になります。

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評価キット

評価キット

ザイリンクスは、D-PHY、CSI-2、および DSI プロトコル仕様をサポートするカメラ センサーのキャプチャと表示用として高性能かつ低消費電力の MIPI ベース ソリューションを提供しています。


コスト重視製品ポートフォリオ プラットフォーム

さまざまな産業およびヘルスケア IoT アプリケーションは、このプラットフォームの MIPI サポートを利用できます。主に、視覚誘導ロボット、セキュリティ カメラ、スマート シティ、スマート リテール、内視鏡検査、マシン ビジョンなどのアプリケーション開発に有効です。Spartan-7 FPGA または Zynq-7000 SoC ファミリでの設計には、これらのキットを推奨しています。

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Spartan-7 SP701 FPGA 評価キット

SP701 評価キットは、クラス最高のワットあたり性能を誇る Spartan-7 FPGA を搭載し、産業用ネットワーク、エンベデッド ビジョン、オートモーティブ アプリケーションなどのセンサー フュージョンを必要とする設計向けとなっています。対応するビデオ インターフェイス規格は、MIPI CSI、DSI、および HDMI です。また、多数の I/O ピンを利用できる上に Pmod や FMC コネクタによる I/O の拡張も可能なため、Spartan-7 FPGA ユーザーにとって IP 開発に最適な最大容量のデバイスです。
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Spartan-7 XC7S100 FPGA の特長

システム ロジック セル (K) 102
メモリ 1,100Kb DRAM、4,320Kb ブロック RAM
DSP スライス 160
最大 I/O ピン数 400
その他の機能 8 個のクロック マネージメント タイル (1MMCM + 1 PLL)
1 個のアナログ/デジタル コンバーター (XADC)
1 個のコンフィギュレーション AES/HMC ブロック
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Zybo Z7: Zynq-7000 ARM/FPGA SoC 開発キット

Digilent 社が提供する ZyboZ7 は、デュアル Arm® Cortex®-A9 プロセッサと 7 シリーズのプログラマブル ロジックを統合した、Zynq-7000 デバイスを搭載したプラットフォームです。この開発キットは、MIPI CSI-2対応 Pcam コネクタ、HDMI 入力/出力、広帯域幅 DDR3L、その他のマルチメディアおよびコネクティビティ ペリフェラルなど、映像処理に対応する機能セットを提供します。この機能セットが複雑なエンベデッド ビジョン アプリケーションを実現する低価格なソリューションを提供します。
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Zynq-7000 XCZ7010 SoC または XC7Z020 SoC の特長

デバイス XCZ7010 XC7Z7020
システム ロジック セル (K) 28 85
メモリ 1,024MB DRAM
2.1Mb ブロック RAM
1,024MB DRAM
4.9Mb ブロック RAM
DSP スライス 80 220
最大 I/O ピン数 100 125
その他の機能 2 個のクロック マネージメント タイル (1MMCM + 1 PLL) 4 個のクロック マネージメント タイル (1MMCM + 1 PLL)
1 個のアナログ/デジタル コンバーター (XADC) 1 個のアナログ/デジタル コンバーター (XADC)
1 AES および SHA ブロック 1 AES および SHA ブロック

高性能デバイス プラットフォーム

AI または映像処理を必要とする産業機器、医療画像、内視鏡検査、ヘルスケアのエッジ AI などでは、ザイリンクスの高性能デバイス プラットフォームを利用することで、性能と機能性を大きく向上させることができます。ビデオ エンコーディングや機械学習が必要なアプリケーション開発には、Zynq UltraScale+ MPSoC をベースとする高性能デバイス プラットフォームを推奨しています。

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Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU104 評価キット

ZCU104 評価キットを利用すると、監視システム、先進運転支援システム (ADAS)、マシン ビジョン、Augmented Reality (AR)、ドローン、医療画像のような、エンベデッド ビジョン アプリケーション向けの設計を今すぐに始められます。このボードは、ビデオ コーデック機能を備えた Zynq® UltraScale+™ MPSoC EV デバイスを搭載しており、エンベデッド ビジョン アプリケーション向けの一般的なペリフェラルやインターフェイスを多数サポートしています。ZU7EV デバイスには、クワッドコア Arm® Cortex®-A53 アプリケーション プロセッサ、デュアルコア Cortex-R5 リアルタイム プロセッサ、Mali™-400 MP2 グラフィックス プロセッシング ユニット (GPU)、4KP60 対応 H.264/H.265 ビデオ コーデック、そして 16nm FinFET+ プログラマブル ロジックが統合されています。
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Zynq UltraScale+ XCZU7EV-2FFVC1156 MPSoC の特長

システム ロジック セル (K) 504
メモリ 38 Mb
DSP スライス 1,728
ビデオ コーデック ユニット
1
最大 I/O ピン数
464
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Ultra96-V2 Zynq UltraScale+ ZU3EG

Ultra96-V2 は、Zynq UltraScale+™ MPSoC を搭載した Arm ベースの開発ボードです。コマーシャル温度グレードとインダストリアル温度グレードで提供され、Microchip 社の認証済み無線モジュールを使用して設計されています。付属の Infineon 社製 Pmics を使用することで、さらなる電力制御と監視が可能です。エンジニアは、無線アクセス ポイント機能を使用してウェブ サーバー経由で Ultra96-V2 に接続、または Mini DisplayPort ビデオ出力に表示できる Linux Matchbox ウィンドウ環境を使用するオプションがあります。例として、さまざまなアプリケーションやオンボード開発オプションを提供しています。
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Zynq UltraScale+ MPSoC ZU3EG A484 の特長

システム ロジック セル (K) 154
メモリ 7.6 Mb
DSP スライス 360
ビデオ コーデック ユニット
なし
最大 I/O ピン数
252
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Versal AI コア シリーズ VCK190 評価キット

VCK190 は、Versal AI コア シリーズの最初の評価キットであり、今のサーバー クラス CPU の 100 倍以上の計算性能を達成できる AI および DSP エンジンを活用したソリューションの開発を可能にします。
VCK190 評価ボードには、 Versal AI コア シリーズ ACAP の VC1902 デバイスが搭載され、クラウド、ネットワーク、およびエッジ アプリケーション向けにポートフォリオ最高の AI 推論性能と信号処理スループットを提供します。
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Versal VC1902 ACAP の特長

AI エンジン 400
DSP エンジン 1,968
システム ロジック セル (K) 1,968
LUT 数 899,840
アプリケーション処理ユニット デュアル コア Arm® Cortex®-A72
リアルタイム プロセッシング ユニット デュアル コア Arm Cortex-R5F
最大 I/O ピン数 770
プログラム可能な NoC ポート 28
統合メモリ コントローラー 4 台

特定用途向けプラットフォーム

高度なビジョン/センサー処理要件が求められる UAV およびロボット開発向けに特別に設計されたプラットフォームです。

uav-board

自律制御とロボット

URP (UAV and Robotics Platform) は、ロボットや UAV アプリケーションの設計で直面する一般的な処理要件に対応できます。Zynq UltraScale+ MPSoC が搭載されたプラットフォームであり、さまざまな処理機能を提供します。スモール フォーム ファクターのボードにセンサー、ソフトウェア、および FPGA ロジックが統合されています。モーター制御ユニット、位置センサー、障害物検出インターフェイス、および通信リソースを備えたこの URP プラットフォームは、多くのアプリケーション開発に使用できます。
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主な機能と利点

  • 完全に統合された高性能ナビゲーション センサー
  • 複数のカメラとセンサーを統合
  • 高帯域幅コネクティビティ
  • リアルタイム プロセッシング コアで実行するオートパイロット機能を統合
  • 信頼性の高い高速モーター制御ソリューション
  • ビデオ処理に最適な高性能インフラ
  • 高位合成ツールを使用して迅速なアルゴリズムの開発と実装が可能
  • 4K60fps までサポートできる H.265 ビデオ コーデック ユニット (VCU)
  • サイズ: 135mm x 68.4mm x 10mm
  • 効率的なオンボード電源
  • NVMe SSD、PCIe、Gigabit Ethernet、DisplayPort、HDMI をサポート
  • 高度なデバッグ機能
  • インダストリアル温度 (-40℃ +85℃)

製品内容

  • デュアル 4K カメラ インターフェイス
  • 高性能 DDR4 (メモリ 64 ビットにつき 8 ビットの ECC)
  • ナビゲーション センサー
  • 位置センサー
  • クワッド モーション制御インターフェイス
  • NVMe SSD、PCIe、Ethernet、DisplayPort、HDMI をサポート
システム ロジック セル (K) 504
メモリ 38 Kb
DSP スライス 1.728
ビデオ コーデック ユニット 1
最大 I/O ピン数 464
資料

資料

デフォルト デフォルト タイトル ドキュメント タイプ 日付
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開発を始めるにあたって

デザイン例 説明 デバイス サポート

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Spartan-7 SP701 アプリケーション例
この例は、MIPI CSI カメラ モジュールで使用される一般的なインターフェイスである PCAM カメラ モジュール (Digilent) に接続された CSI-2 サブシステム IP、およびディスプレイに接続された DSI サブシステム IP を示しています。これらはいずれも MicroBlaze™ ソフト プロセッサで制御され、すべての IP は Vivado® で統合されます。D-PHY は、パッシブ コンポーネントを使用して SP701 評価キットに実装されています。
Spartan®-7

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Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102 および Versal ACAP VCK190 アプリケーション サンプル
このデザインは、Zynq® UltraScale+™ ZCU102 ボードまたは Versal™ ACAP VCK190 ボードでの MIPICSI-2 RX (ビデオ データのデコードと処理) および MIPI DSI TX サブシステムの使用法を示しています。このシステムは、IMX274 イメージ センサーでキャプチャした画像を受信します。処理された画像は、HDMI モニターまたは MIPI DSI ディスプレイに表示されます。
Zynq UltraScale+ MPSoC
Versal ACAP