مدونة الشركة حول الشبكة LIFCL-40-8BG400C LIFCL‐40 CrossLink-NXTM FPGA تنفيذ MIPI الجسر والحافة الذكية

شنتشن مينغجيادا إلكترونيات كو، المحدودة المواد/إعادة تدوير الشبكةLIFCL-40-8BG400CLIFCL-40 CrossLink-NXTM FPGA للجسر MIPI و AI الحافة.

أنا.LIFCL-40-8BG400Cلمحة عامة أساسية: مصممة للرؤية المضمنة والذكاء الحدودي

الـالشبكةLIFCL-40-8BG400Cتنتمي إلى سلسلة Lattice CrossLink-NXTM من FPGAs. مبنية على منصة عملية 28nm FD-SOI Nexus ، إنها رقاقة مرئية متضمنة توازن بين استهلاك الطاقة المنخفض ، الحجم المدمج ،موثوقية عاليةمصممة لجسر واجهة MIPI، الاندماج متعددة أجهزة الاستشعار،انه يلبي تماما متطلبات الترقية الذكية في جميع أنحاء السيارات، والرؤية الصناعية، ومراقبة الأمن، والإلكترونيات الاستهلاكية. معبأة في BGA 400 نقطة، هذه الشريحة توفر موارد منطقية وفيرة وواجهات صلبة شاملة.يمكنها تحويل بروتوكول MIPI ودمج الحوسبة الذكية الحافة دون أجهزة خارجية إضافية، مما يلغي بنية الرقاقة المزدوجة (رقاقة الجسر + مسرع الذكاء الاصطناعي) الموجودة في الحلول التقليدية. وهذا يقلل بشكل كبير من البصمة الأجهزة واستهلاك الطاقة والتكلفة.

1معايير الأجهزة الرئيسية

- الموارد المنطقية والذاكرة: تتضمن خلايا منطقية 39K مع ذاكرة على الشريحة تصل إلى 3Mb (بما في ذلك EBR و LRAM).إن نسبة الذاكرة إلى المنطق المواتية تمكن من تخزين بيانات إطار الفيديو في الخزن المؤقت وتخزين وزن نموذج الذكاء الاصطناعي، وتقليل الوصول إلى الذاكرة الخارجية وتقليل تأخر نقل البيانات.

- قوة الحوسبة: يدمج 56 وحدة DSP مضاعفة 18 × 18 ، مما يوفر موارد حاسوبية وفيرة لدعم استنتاج CNN خفيف الوزن بكفاءة.هذا يلبي متطلبات الحوسبة لمهام الذكاء الاصطناعي الحافة مثل الكشف عن الكائنات، تصنيف الصورة، والتعرف على العيوب.

- مزايا الواجهة المشفرة الصلبة: تتضمن مجموعتين من أجهزة الاستقبال المشفرة الصلبة MIPI D-PHY ذات 4 قنوات ، تعمل كل قناة بسرعة 2.5Gbps مع عرض نطاق النطاق الجماعي PHY واحد 10Gbps.يدعم بشكل أصلي مدخلات مستشعر الصورة MIPI CSI-2 ومخرجات شاشة MIPI DSI، مما يتيح نقل إشارات MIPI عالية السرعة دون استهلاك موارد منطقية. كما يدعم 5Gbps PCIe ، واجهات LVDS / SubLVDS / OpenLDI قابلة للبرمجة ،تقدم توافقية استثنائية في تحويل البروتوكول.

- استهلاك طاقة منخفض وموثوقية: يحقق استهلاك طاقة أقل بنسبة 75٪ مقارنة بـ FPGAs مماثلة ، مع تيار الاستعداد أقل من 70μA.يدعم تكوين الإدخال / الإخراج السريع في 3 ميس و 8 ميس بدء تشغيل النظام الفوريانخفض معدل الخطأ الناعم بأكثر من 100 مرة ، مما يجعله مناسبًا للبيئات الصناعية والسيارات المطالبة مع تلبية متطلبات التشغيل المستقر على المدى الطويل.

2المزايا التكنولوجية الرئيسية

بالمقارنة مع رقائق الجسر ASIC التقليدية و FPGA للأغراض العامة،LIFCL-40-8BG400Cيحقق ** تكامل شريحة واحدة من MIPI الجسر والحافة الذكاء الاصطناعي **. فإنه يجمع بين فترة تأخر منخفضة واستقرار عالية من رقائق الجسر المخصصة مع المرونة قابلة للبرمجة من FPGA،تمكين التكيف السريع مع أجهزة MIPI المتنوعة ونماذج الذكاء الاصطناعي المخصصة مع الحفاظ على استهلاك طاقة منخفض وعامل الشكل المدمجهذا يحل التحديات الأساسية في سيناريوهات الحوسبة الحافة، بما في ذلك القوة الحاسوبية غير الكافية، وعدم توافق الواجهة، وقيود الطاقة، والمكونات ذات الحجم الكبير.

II. وظيفة الجسر MIPI: عالية السرعة، مرنة، قابلية التكيف مع العديد من السيناريوهات

يمثل MIPI CSI-2/DSI واجهات السرعة العالية الرئيسية لأجهزة استشعار الصور والشاشات.معالجات التيار الرئيسي ومراقبي المضيف غالبا ما يعانون من توافر واجهة محدودة وعدم توافق البروتوكول الكافي.LIFCL-40-8BG400Cيستفيد من MIPI D-PHY القلب الصلب الأصلي والهندسة المعمارية المنطقية القابلة للبرمجة لتمكين جسر MIPI المتنوع وتحويل البروتوكول. وهذا يلبي متطلبات تكامل أجهزة الاستشعار المتعددة ،توسيع واجهة، ومرور الإشارة، وتقديم غير مضغوطة، وانخفاض فترة تأخير نقل تدفقات الفيديو عالية الوضوح في جميع أنحاء.

1بنية نموذجية لـ MIPI Bridging Solution

الجسر التجميعي للمستشعرات متعددة MIPI

لتطبيقات مثل أنظمة المشاهدة المحيطة للسيارات، والفحص الصناعي متعدد الكاميرات، ومراقبة الأمن البانورامية،LIFCL-40-8BG400Cيجمع البيانات من ما يصل إلى 11 جهاز استشعار MIPI CSI-2. باستخدام تكنولوجيا القناة الافتراضية، فإنه يحكم ويربط تدفقات البيانات المتعددة،توحيد بيانات المستشعرات المنتشرة في مخرج تدفق بيانات MIPI عالي السرعة إلى المعالج المضيفهذا يحل بشكل أنيق الحد من واجهات MIPI غير كافية على وحدة التحكم المضيفة. في الوقت نفسه دعم خياطة الإطار الأفقي / الرأسي،إنه يستفيد من الذاكرة الموجودة على الشريحة والعازلات DDR الخارجية لإخراج صور بانورامية عالية الوضوح للغاية، تلبية تطبيقات الرصد البصري واسعة المجال.

MIPI وتحويل بروتوكول واجهة غير متجانسة

باستخدام موارد الإدخال / الإخراج القابلة للبرمجة وسرعة عالية SERDES ، تسهل هذه الشريحة التحويل ثنائي الاتجاه بين MIPI CSI-2 والواجهات مثل PCIe و USB3.2 Gen1 و LVDS و CMOS.مثلاً، يحول إشارات مستشعرات MIPI إلى تدفقات فيديو USB3.0 للاتصال المباشر بأجهزة الكمبيوتر الشخصية / أجهزة التحكم المدمجة ،أو يحول إشارات عرض LVDS التقليدية إلى إشارات MIPI DSI لتشغيل شاشات عالية الوضوحهذا يسهل التحديثات الذكية للمعدات القديمة وتواصل الأجهزة عبر المنصات، مما يتيح تكييف الواجهة دون استبدال وحدات التحكم الأساسية.

إشارة MIPI المتكررة والانقسام

في حالات الإرسال لمسافات طويلة والتنسيق المتعدد الأجهزة، يسمح هذا بتضخيم إشارة MIPI المتكررة ومخرج واحد إلى العديد.هذا يضمن سلامة نقل الإشارة عالية السرعة مع توفير إشارة مستشعرة واحدة في وقت واحد إلى وحدات عرض / معالجة متعددة، وتعزيز قابلية النظام للتوسع. مناسبة لخدمات المعلومات والترفيه في السيارات ، وربط الشاشات الصناعية ، والتطبيقات المماثلة.

2المزايا الرئيسية لتنفيذ الجسر

- نقل بطء منخفض: MIPI D-PHY مشفرة بشدة جنبا إلى جنب مع بنية منطقية قابلة للبرمجة يحقق بطء إعادة توجيه تيار الفيديو أقل من مستوى الميللي ثانية.هذا يضمن أداء الفيديو عالي الوضوح في الوقت الحقيقي، مما يجعلها مناسبة للمراقبة الديناميكية وحالات التحكم في الوقت الحقيقي.

- الإرسال بدون خسارة: يدعم إعادة بيانات الفيديو دون خسارة، والحفاظ على جودة الصورة الأصلية وتجنب التدهور الناجم عن الضغط وتفكيك الترميز.هذا يلبي متطلبات التفتيش البصري بدقة عالية.

- قابلية التكيّف المبرمجة: التكوين المرن لعدد قنوات MIPI ومعدلات الإرسال وبارامترات البروتوكول يمكّن من التكيّف السريع مع نماذج أجهزة الاستشعار والعرض المختلفة.تقصير دورات تطوير المنتجات.

III. تنفيذ استنتاج الذكاء الاصطناعي على الحافة: خفيف الوزن ، منخفض الطاقة ، الذكاء في الوقت الحقيقي على الجهاز

LIFCL-40-8BG400Cيستفيد من كومة حلول Lattice sensAITM وسلسلة أدوات تطوير Radiant لإجراء استنتاجات الذكاء الاصطناعي الخفيفة الوزن في الحافة دون الاعتماد على قوة الحوسبة السحابية أو أجهزة التحكم الراقية.يحقق عملية حلقة مغلقة بالكامل تشمل ** اكتساب تدفق الفيديو من MIPI ️ معالجة مسبقة ️ استنتاج الذكاء الاصطناعي ️ إنتاج النتائج **، تخفيف الضغط الحسابي على جهاز التحكم الرئيسي وتقديم الذكاء الحافة الحقيقية.

1عملية نشر الذكاء الاصطناعي

تكييف النموذج وتحسينه

تم اختيار نماذج خفيفة الوزن مثل MobileNet و YOLO-tiny و CNN ، مصممة لسيناريوهات الحافة مع الحوسبة والتخزين المقيدين.وتجميع لضغط الأوزان لتكيف التخزين على الشريحة، مما يقلل من التكاليف العامة الحاسوبية مع الحفاظ على دقة الاستدلال. وهذا يضمن محاذاة سلسة بين النماذج ومصادر أجهزة الشريحة.

معالجة الفيديو المسبقة وتنسيق الاستدلال

باستخدام المنطق القابل للبرمجة في الشريحة، يتم تنفيذ معالجة الصورة المسبقة بشكل متزامن خلال نقل جسر MIPI. وهذا يشمل demosaicing، تصحيح اللون، تصحيح غاما،وتقطيع منطقة الاهتمام (ROI) للقضاء على البيانات الزائدة، مما يقلل من التكاليف الشاملة الحسابية لاستدلال الذكاء الاصطناعي. يتم تغذية بيانات الصورة المعالجة مسبقاً مباشرة في وحدة تسريع DSP لإكمال مهام الاستدلال مثل الكشف عن الكائنات ،التعرف على الوجه، تحديد العيوب، وإحصاء الإحصاءات. هذه العملية خط الأنابيب من نهاية إلى نهاية يضمن معالجة سلسة دون اختناقات البيانات.

إنتاج الاستدلال والتشغيل المشترك

يمكن إصدار نتائج استنتاج الذكاء الاصطناعي بشكل متزامن عبر MIPI أو GPIO أو UART أو واجهات أخرى.هذه المخرجات يمكن إما أن تكون مرفقة على تيار الفيديو الخام للعرض أو نقلها إلى رقاقة التحكم الرئيسية لتشغيل الإجراءات اللاحقةهذا يحقق حلقة مغلقة ذكية من جانب الحافة من "الاعتبار - تنفيذ القرار" دون مشاركة السحابة ، مما يوفر أوقات استجابة أسرع وحماية البيانات المحسنة.

2سيناريوهات تطبيقات الذكاء الاصطناعي النموذجية

- تفتيش الرؤية الصناعية: يدمج مع كاميرات MIPI الصناعية لأداء تحديد العيوب في الوقت الحقيقي، وعد الأجزاء، والتحقق من المواصفات،استبدال التفتيش اليدوي مع تعزيز الدقة والكفاءة.

- الإدراك الذكي داخل المركبة: يجمع البيانات من كاميرات MIPI داخل المركبة لتمكين مراقبة تعب السائق، واكتشاف العقبات، والتحذيرات من مغادرة المسار،دعم أنظمة مساعدة السائق المتقدمة ذات استهلاك طاقة منخفض مناسبة لبيئات طاقة السيارات.

- مراقبة الأمن: تنفيذ الكشف عن الشكل البشري، تحذيرات الاختراق المحيط، والتعرف على الوجه.الاستدلال المحلي والتنبيه يقلل من عبء نقل السحابة مع تحسين استجابة الإنذار.

- التفاعل الإلكتروني للمستهلك: يدفع كاميرات MIPI وشاشات للتعرف على الإيماءات وفتح الوجه ، مع تشغيل منخفض الطاقة الأمثل لحياة بطارية الجهاز المحمول.

IV. حل التقارب الشريحة الواحدة: مزايا التآزر بين MIPI Bridging + Edge AI

تستخدم حلول الرؤية الحافة التقليدية بشكل رئيسي بنية شريحة مزدوجة من شريحة الجسر MIPI + شريحة تسريع الذكاء الاصطناعي ،زيادة في فترة التأخير، والتكاليف المرتفعة باستمرار.LIFCL-40-8BG400Cتحقيق تكامل شريحة واحدة من MIPI الجسر والحافة الذكاء الاصطناعي، وتوفير فوائد التآزر الأساسية الهامة:

- أجهزة الحد الأدنى ، خفض كبير في عامل الشكل: استبدال رقاقة واحدة من حلول رقاقة مزدوجة يقلل من مساحة تخطيط PCB ، مما يسمح بالتكيف مع المدمجة ،أجهزة محمولة مع خفض تكاليف BOM وتبسيط تحديد الأخطاء في الأجهزة.

- تشغيل منخفض الطاقة، استمرارية خالية من القلق: تكنولوجيا عملية FD-SOI جنبا إلى جنب مع تحسين النواة الصلبة يحقق استهلاك الطاقة الإجمالي للنظام أقل من 1.5W،مع طاقة الاستعداد في نطاق الميكرو أمبيرهذا يسهل العمل بالبطارية في سيناريوهات الحافة دون تبريد نشط.

- فترة تأخير منخفضة للسلسلة الكاملة: يلغي تأخيرات نقل البيانات بين الرقائق، مما يتيح التقاط الفيديو السلس والجسر واستنتاج الذكاء الاصطناعي لتلبية متطلبات الوقت الحقيقي الصارمة.

- موثوقية عالية في البيئات القاسية: يدعم نطاقات درجات الحرارة الصناعية / السيارات مع مقاومة قوية للتداخل.قدرة التشغيل الفوري تضمن تشغيل جهاز سريع للتطبيقات الصناعية والسيارات.

الخلاصة

قشةLIFCL-40-8BG400CCrossLink-NXTM FPGA يحقق اندماجًا سلسًا من نواة أجهزة MIPI الأصلية ، وقوة حاسوبية كبيرة ، وخصائص طاقة منخفضة ، وقابلية البرمجة.يحقق تكاملًا سلسًا للشريحة الواحدة لـ MIPI Bridging و AI الحافةيحل هذا التحديات المتعلقة بعدم التوافق بين الواجهات والاتصالات المتعددة المستشعرات في سيناريوهات الرؤية المضمنة مع تمكين الاستدلال الذكي في الوقت الحقيقي في الحافة ، وتوازن الأداء ،استهلاك الطاقةسواء في الرؤية الصناعية، ذكاء السيارات، المراقبة الأمنية، أو الإلكترونيات الاستهلاكية، هذه الشريحة تمثل الخيار المثاليحلول ذكاء الرؤية ذات الطاقة المنخفضةويسهل التحديثات الذكية السريعة للأجهزة مع التوافق مع المشهد المتطور لحوسبة الحافة.