THine Value V-by-One HS讓MIPI實現長距離,選擇嵌入式相機鏡頭SerDes芯片組更加方便（Main-Link篇）
2022.08.15
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一個充滿相機的世界,它即將實現。除了智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、數位相機和監視器外,現在在汽車、工業設備、醫療設備、教育設備、IoT（Internet of Things）設備、工廠檢查設備還有無人機中安裝相機鏡頭功能已司空見慣了。
隨著搭載相機功能的應用基礎不斷擴大,電子設備製造商對相機功能的需求自然也多樣化。其中一個期待是「拍攝影像訊號的長距離傳輸」。原本相機鏡頭模組輸出的 MIPI® CSI-2 訊號只能傳輸20～30cm的距離。但是,根據應用的不同,有時相機鏡頭模組的位置必須與處理影像的處理器 (SoC) 的位置分開。例如,工業用機器人和農業物聯網系統等應用。
高速interface技術「V-by-One® HS」是此類應用的最佳選擇。透過將 MIPI CSI-2 訊號轉換為 V-by-One HS 訊號並傳輸該訊號,距離最大可延長至 15m。如果能傳輸這樣的距離,就可以滿足電子設備製造商（用戶）對「拍攝影像訊號的長距離傳輸」的需求了。
然而,要在支援V-by-One HS 技術的高速interface擴展 MIPI CSI-2 訊號傳輸距離的系統選擇最佳的 SerDes 芯片組（Transmitter IC 和Receiver IC）卻並非易事。選擇最合適的 SerDes 芯片組,讀取data sheet並估算各種設置都需要一定的時間和精力。
隨著搭載相機功能的應用基礎不斷擴大,電子設備製造商對相機功能的需求自然也多樣化。其中一個期待是「拍攝影像訊號的長距離傳輸」。原本相機鏡頭模組輸出的 MIPI® CSI-2 訊號只能傳輸20～30cm的距離。但是,根據應用的不同,有時相機鏡頭模組的位置必須與處理影像的處理器 (SoC) 的位置分開。例如,工業用機器人和農業物聯網系統等應用。
高速interface技術「V-by-One® HS」是此類應用的最佳選擇。透過將 MIPI CSI-2 訊號轉換為 V-by-One HS 訊號並傳輸該訊號,距離最大可延長至 15m。如果能傳輸這樣的距離,就可以滿足電子設備製造商（用戶）對「拍攝影像訊號的長距離傳輸」的需求了。
然而,要在支援V-by-One HS 技術的高速interface擴展 MIPI CSI-2 訊號傳輸距離的系統選擇最佳的 SerDes 芯片組（Transmitter IC 和Receiver IC）卻並非易事。選擇最合適的 SerDes 芯片組,讀取data sheet並估算各種設置都需要一定的時間和精力。
Main-Link：檢查傳輸速度是否足夠
因此這一次,為了減少選擇相機 SerDes 所花費的時間和精力,我們準備了一份支援這些任務的資料。一個是用於傳輸相機鏡頭模組拍攝的影像訊號的 Main-Link 的設計指南。另一個是傳輸控制訊號的Sub-Link的設計指南（日後發布）。使用這兩個設計指南的話,選擇合適的對應V-by-One HS芯片組（Transmitter IC 和Receiver IC）則讓任務變得更加容易。
首先是 Main-Link 的設計指南。電子製造商通常會在相對較早的階段選擇相機模組和 SoC（System on a Chip）安裝在他們正在設計的應用程式中。換言之,相機模組和SoC之間所需的解析度、幀率（refresh rate）、色階和interface標準等規格都是很早就確定的。 因此,基於這些先決條件,應選擇對應 V-by-One HS 的Transmitter IC 和Receiver IC（圖 1、圖 2）。
Transmitter IC有:「THCV241A」「THCV241A-P」「THCV243」「THCV231」四種可供選擇。Receiver IC有:「THCV242A」「THCV242A-P」「THCV244A」「THCV244A-QP」「THCV236」五種可供選擇。
但是,這裡有一點需要注意。它是結合Transmitter IC 和Receiver IC的數據傳輸速度。在某些情況下,MIPI CSI-2 和 V-by-One HS 傳輸線（lane）可能無法滿足產品應用所需的數據傳輸速度。具體來說, MIPI CSI-2 只能傳輸 0.08G～1.5G bit/秒 (bps) 範圍內的影像訊號,而V-by-One HS只能在0.400G～4.0Gbps 的範圍內傳輸。
至於組合的Transmitter IC 和Receiver IC是否能夠處理應用所需的數據傳輸速度呢？ 此次發布的設計指南如圖3讓您能夠方便確認。
表中灰色區塊是 MIPI CSI-2 或 V-by-One HS 數據傳輸速度範圍之外的情況,這意味著組合的Transmitter IC 和Receiver IC無法處理它們。此外,黃色部分表示 THCV241A-P 和 THCV242A-P 的組合是可行的,但不能使用 THCV241A 和 THCV242A。這是因為 THCV241A-P 和 THCV242A-P 在MIPI CSI-2 每lane的最大數據傳輸速度高達 1.5 Gbps。THCV241A 和 THCV242A 為 1.2Gbps。
另外,數據傳輸速度的確認可以使用Transmitter IC 和Receiver IC data sheet裡的「Target Pixel Clock」項目公式來進行。但是, 需要收集和計算各種參數,這需要一定的時間。如果您使用這次我們準備的設計指南,則無需進行此類計算,並可以在短時間內確認。
首先是 Main-Link 的設計指南。電子製造商通常會在相對較早的階段選擇相機模組和 SoC（System on a Chip）安裝在他們正在設計的應用程式中。換言之,相機模組和SoC之間所需的解析度、幀率（refresh rate）、色階和interface標準等規格都是很早就確定的。 因此,基於這些先決條件,應選擇對應 V-by-One HS 的Transmitter IC 和Receiver IC（圖 1、圖 2）。
圖1 一個相機模組的配置示例
圖2 四個相機模組的配置示例
Transmitter IC有:「THCV241A」「THCV241A-P」「THCV243」「THCV231」四種可供選擇。Receiver IC有:「THCV242A」「THCV242A-P」「THCV244A」「THCV244A-QP」「THCV236」五種可供選擇。
但是,這裡有一點需要注意。它是結合Transmitter IC 和Receiver IC的數據傳輸速度。在某些情況下,MIPI CSI-2 和 V-by-One HS 傳輸線（lane）可能無法滿足產品應用所需的數據傳輸速度。具體來說, MIPI CSI-2 只能傳輸 0.08G～1.5G bit/秒 (bps) 範圍內的影像訊號,而V-by-One HS只能在0.400G～4.0Gbps 的範圍內傳輸。
至於組合的Transmitter IC 和Receiver IC是否能夠處理應用所需的數據傳輸速度呢？ 此次發布的設計指南如圖3讓您能夠方便確認。
圖3 數據傳輸速度的確認表
表中灰色區塊是 MIPI CSI-2 或 V-by-One HS 數據傳輸速度範圍之外的情況,這意味著組合的Transmitter IC 和Receiver IC無法處理它們。此外,黃色部分表示 THCV241A-P 和 THCV242A-P 的組合是可行的,但不能使用 THCV241A 和 THCV242A。這是因為 THCV241A-P 和 THCV242A-P 在MIPI CSI-2 每lane的最大數據傳輸速度高達 1.5 Gbps。THCV241A 和 THCV242A 為 1.2Gbps。
另外,數據傳輸速度的確認可以使用Transmitter IC 和Receiver IC data sheet裡的「Target Pixel Clock」項目公式來進行。但是, 需要收集和計算各種參數,這需要一定的時間。如果您使用這次我們準備的設計指南,則無需進行此類計算,並可以在短時間內確認。