01從DVP到MIPI再到HDMI的“跨界融合”

在嵌入式視覺系統(tǒng)中，DVP接口作為一種經(jīng)典成熟的并行視頻接口，憑借其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、時(shí)序直觀的特點(diǎn)，至今仍被大量圖像傳感器（如OV5640）廣泛采用。但隨著移動(dòng)設(shè)備和高清顯示的發(fā)展，MIPI CSI-2和HDMI接口憑借其高帶寬、串行傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，逐漸成為主流。當(dāng)經(jīng)典的DVP接口需要與僅支持MIPI的處理器或FPGA對(duì)接時(shí)，接口轉(zhuǎn)換便成為必然需求。

本方案基于智多晶SEALION 2000 CPLD + SEAL 5000 FPGA，構(gòu)建了一條從OV5640 DVP輸入到HDMI輸出的完整視頻通路，實(shí)現(xiàn)DVP到MIPI CSI-2的協(xié)議轉(zhuǎn)換：

OV5640（DVP接口） → CPLD（DVP轉(zhuǎn)MIPI CSI-2 TX） → FPGA（MIPI CSI-2 RX、幀緩存與HDMI輸出） → 顯示器

本文將聚焦CPLD在DVP轉(zhuǎn)MIPI過程中的核心作用，拆解其內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)思路。

02方案介紹

方案系統(tǒng)框架：

本演示方案基于智多晶SEALION 2000系列CPLD平臺(tái)與SEAL 5000系列FPGA平臺(tái)，構(gòu)建了一條從DVP視頻采集、MIPI CSI-2傳輸?shù)紿DMI顯示的完整視頻處理通路。系統(tǒng)以O(shè)V5640攝像頭為圖像采集源，其輸出的DVP格式數(shù)據(jù)首先傳入SL2E-2V-8NA48CI CPLD芯片。在該芯片內(nèi)完成格式轉(zhuǎn)換后，視頻流以MIPI CSI-2協(xié)議發(fā)送至SA5T-100-D0-8F676C FPGA。在SA5T-100 FPGA上使用智多晶提供的MIPI CSI-2 RX IP核進(jìn)行協(xié)議解析與數(shù)據(jù)接收，隨后將視頻數(shù)據(jù)緩存至DDR3。在完成必要的圖像處理后，最終通過HDMI接口輸出至顯示器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻顯示。

圖 1 DVP轉(zhuǎn)MIPI CSI-2 顯示DEMO系統(tǒng)框架

這套方案采用了CPLD+FPGA的架構(gòu)：

CPLD（SL2E-2V-8NA48CI） 負(fù)責(zé)前端：DVP采集 + MIPI協(xié)議封裝發(fā)送。它成本低、啟動(dòng)快、邏輯資源剛好夠用，非常適合做協(xié)議轉(zhuǎn)換這類任務(wù)。

FPGA（SA5T-100-D0-8F676C） 負(fù)責(zé)后端：MIPI接收 + DDR3緩存 + HDMI輸出。它擁有高性能邏輯和豐富的存儲(chǔ)接口，適合處理圖像算法和顯示控制。

這種分工明確的設(shè)計(jì)，既降低了系統(tǒng)成本又保證了靈活性，當(dāng)攝像頭更換或接口升級(jí)時(shí)，只需修改CPLD代碼，F(xiàn)PGA端可以保持不變。

03板級(jí)驗(yàn)證與效果展示

硬件連接步驟：

首先將OV5640 DVP攝像頭連接至2K單板；然后通過FFC線將2K單板的MIPI CSI-2 TX接口與MIPI FMC子板的MIPI CSI-2 RX接口相連；接著將MIPI FMC子板扣接在100K單板上；最后，使用HDMI線連接100K單板的HDMI輸出接口與顯示器。整體的硬件連接圖如圖2所示。

圖 2 DEMO方案硬件連接圖

下載與啟動(dòng)順序：

先為100K單板下載bin文件，等待板載LED1以1秒周期閃爍（表示MIPI接收端已準(zhǔn)備就緒），再為2K單板下載bin文件，然后顯示器便可以實(shí)時(shí)顯示攝像頭畫面 。

圖 3 DEMO顯示效果圖

實(shí)際顯示效果：圖像清晰、無撕裂、延遲低，驗(yàn)證了整套鏈路的可行性。

04總結(jié)與展望

本DEMO方案不僅展示了智多晶CPLD+FPGA在視頻處理領(lǐng)域的強(qiáng)大能力，也為工程師提供了一個(gè)可參考的DVP轉(zhuǎn)MIPI+HDMI顯示的完整參考設(shè)計(jì)。無論是用于攝像頭采集、工業(yè)視覺、醫(yī)療影像，還是嵌入式顯示終端，這套架構(gòu)都具備極高的實(shí)用性和擴(kuò)展性。如果您對(duì)這套方案的技術(shù)細(xì)節(jié)感興趣，或希望在自有項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)類似設(shè)計(jì)，歡迎訪問西安智多晶微電子官網(wǎng)，獲取更多技術(shù)文檔與支持。