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（Sub-Link編）
2022.08.22
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上次我們介紹了Main-Link的設計指南，這次我們將詳細介紹傳輸控制訊號的Sub-Link的設計指南。
什麼是Sub-Link
首先，在詳細介紹 Sub-Link 之前，我們以對應V-by-One® HS 的Transmitter IC 「THCV241A」為例，概述 Main-Link 和 Sub-Link（圖 1）。「THCV241A」是將相機鏡頭模組輸出的MIPI® CSI-2訊號轉換為V-by-One HS訊號的IC，Main-Link是指自身傳輸V-by-One HS訊號的路徑。另外，「THCV241A」還搭載了I2C和GPIO（汎用輸入/輸出訊號）的控制訊號interface，Sub-Link是用於在Transmitter IC 和Receiver IC之間交換這些訊號的路徑。透過使用Sub-Link功能，不僅可以藉由Transmitter IC 和Receiver IC傳輸影像數據，還可以從SoC上關閉相機模組的電源、重置它、點亮LED等多樣的系統設置變得可行。使用 Sub-Link 功能時，Sub-Link 也必須以與 Main-Link 相同的方式連接到Receiver IC。
圖1 Transmitter IC THCV241A架構圖
Sub-Link：充分使用Through GPIO和Register GPIO
如前所述，可以透過Sub-Link傳輸I2C、GPIO等訊號，但是GPIO的控制方式有Through GPIO和Register GPIO兩種。 電子設備製造商（用戶）必須掌握這兩種控制方法，並尋找適合的系統。
首先，Through GPIO 是一種直接從 SoC 控制相機模組的方法，它讓相機模組和 SoC 之間的Transmitter IC 和Receiver IC像不存在一樣通過。 因此，它的優勢在於能夠在不改變 SoC 設置的情況下支持遠距離傳輸。 此外，由於Transmitter IC 和Receiver IC僅簡單通過，因此可以從 SoC 即時的控制相機模組。
但是，在「THCV241A」和「THCV242A」的組合中，可以作為Through GPIO使用的GPIO端子有最大數量4條（GPIO0、GPIO1、GPIO2、GPIO3）且upstream和downstream各2條的限制（圖 2）。所以當連接的相機模組數量增加時、通過 GPIO 端子控制的元件數量增加時，僅使用Through GPIO的話，有時會出現難以控制的情況。
因此，Register GPIO 補償了Through GPIO 無法對應的控制。 Register GPIO透過 I2C 從 SoC 以所需的時序重寫Transmitter IC 和Receiver IC 的register，從而實現所需的控制（圖 3）。 這可以跨越Through GPIO的限制,將更複雜的系統配置變為可能。
首先，Through GPIO 是一種直接從 SoC 控制相機模組的方法，它讓相機模組和 SoC 之間的Transmitter IC 和Receiver IC像不存在一樣通過。 因此，它的優勢在於能夠在不改變 SoC 設置的情況下支持遠距離傳輸。 此外，由於Transmitter IC 和Receiver IC僅簡單通過，因此可以從 SoC 即時的控制相機模組。
但是，在「THCV241A」和「THCV242A」的組合中，可以作為Through GPIO使用的GPIO端子有最大數量4條（GPIO0、GPIO1、GPIO2、GPIO3）且upstream和downstream各2條的限制（圖 2）。所以當連接的相機模組數量增加時、通過 GPIO 端子控制的元件數量增加時，僅使用Through GPIO的話，有時會出現難以控制的情況。
圖2 僅使用Through GPIO的配置示例
因此，Register GPIO 補償了Through GPIO 無法對應的控制。 Register GPIO透過 I2C 從 SoC 以所需的時序重寫Transmitter IC 和Receiver IC 的register，從而實現所需的控制（圖 3）。 這可以跨越Through GPIO的限制,將更複雜的系統配置變為可能。
圖3 使用Register GPIO的控制示例
不過，Register GPIO 與 Through GPIO 相比有兩點需要注意。 一個是需要在SoC控制軟件中增加Register GPIO控制的新規範。 根據 SoC 的時序，I2C 重寫每個register的內容的同時必須控制 GPIO端子。 另一個是較差的即時性能。latency（延遲時間）發生是因為register被重寫並且Transmitter IC 和Receiver IC根據內容進行動作。系統設計工程師需要先考慮到 Through GPIO 和 Register GPIO 的各種限制和特性之後再考慮系統。EXSYNC：多個相機同步
Sub-Link 的設計指南最後提到了一個名為「EXSYNC」的功能（圖 4）。EXSYNC 是Stereo camera等兩個相機模組與 SoC 同步操作使用的功能。 有兩種方法可以做到這一點。一種方法是使用Through GPIO 將 SoC 生成的同步訊號分配給兩個相機模組。另一種是將Receiver IC內置的Sync Generator產生的同步訊號透過Through GPIO分配給兩個相機模組，同時通過專用的EXSYNC端子傳送SoC。 無論使用哪一個方法，都可以實現同步多個Stereo camera 系統。
圖4 使用EXTSYNC功能實現同步多相機系統
Interface本身沒有附加價值
與之前的 Main-Link篇一起，我們介紹了兩個設計指南，旨在減少省去系統檢討上的時間和精力。Interface本身不會為搭載相機模組的電子設備增加附加價值。 所以我們希望通過使用這兩個設計指南可以節省開發者寶貴的時間和精力,將時間和精力用於檢討真正的附加值之上。