（文章來源：EEWORLD）

過去幾年里，嵌入式視覺應(yīng)用大量涌現(xiàn)，包括從相對(duì)簡(jiǎn)單的智能視覺門鈴到執(zhí)行隨機(jī)拾取和放置操作的復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人，再到能夠在無序、地形不斷變化的環(huán)境中導(dǎo)航的自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）。快速采用嵌入式視覺技術(shù)的行業(yè)包括汽車、消費(fèi)電子、醫(yī)療、機(jī)器人、安防/監(jiān)控以及大量工業(yè)應(yīng)用。

如今，嵌入式視覺正逐漸應(yīng)用于人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）系統(tǒng)中，用來分析圖像和視頻流、檢測(cè)/識(shí)別人和物體以及從看到的景象中提取信息，便于采取下一步行動(dòng)。

推動(dòng)嵌入式視覺設(shè)計(jì)的主要趨勢(shì)有：高分辨率和高帶寬的需求持續(xù)增長(zhǎng)，系統(tǒng)中視覺傳感器和顯示器的數(shù)量與日俱增，以及小尺寸和低功耗的要求不斷涌現(xiàn)。此外，將人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）功能加入嵌入式系統(tǒng)也是大勢(shì)所趨，尤其是添加到靠近視覺傳感器的本地端。

嵌入式視覺系統(tǒng)的另一個(gè)趨勢(shì)是接口標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量和種類不斷增長(zhǎng)。上表列出了一些最常見的接口類型。其中用于“模塊內(nèi)部”（inside the box）的標(biāo)準(zhǔn)（如設(shè)備內(nèi)部）通常要求驅(qū)動(dòng)幾厘米到幾十厘米大小的設(shè)備，而“模塊之間”（box-to-box）的接口可能需要在幾米到幾百米甚至更大的設(shè)備間驅(qū)動(dòng)視覺數(shù)據(jù)。

PHY這個(gè)術(shù)語是“物理層”的縮寫，通常是在芯片上或者作為芯片（集成電路）實(shí)現(xiàn)的一種電子電路。PHY用于實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)互連（OSI）模型的物理層功能，無論計(jì)算或電信系統(tǒng)底層內(nèi)部結(jié)構(gòu)和技術(shù)如何，該模型都能對(duì)其通信功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。嵌入式視覺應(yīng)用中MIPI的使用日益增多，尤其是CSI-2（攝像頭/傳感器）和DSI（顯示屏）協(xié)議，兩者均采用被稱之為D-PHY的PHY。在帶寬和接口長(zhǎng)度方面，MIPI在位于OpenLDI和eDP/DP（eDisplay Port和?Display Port）之間。

MIPI聯(lián)盟是一家在全球擁有250名企業(yè)會(huì)員的國(guó)際組織。ARM、英特爾（Intel）、諾基亞（Nokia）、三星（Samsung）、意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）和德州儀器（Texas Instruments）于2003年創(chuàng)建MIPI聯(lián)盟，彼時(shí)MIPI是“移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器接口”的英文首字母縮略詞。然而，如今該組織的各類規(guī)范不僅適用于處理器互連，更能滿足一臺(tái)設(shè)備上全部接口需求，所以MIPI不僅僅是首字母縮略詞，而是已經(jīng)作為單獨(dú)的名稱使用。

MIPI CSI-2和DSI-2協(xié)議也是如此，它們最初用于智能手機(jī)。自從2007年發(fā)布首款iPhone以來，智能手機(jī)急速增長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過PC。這推動(dòng)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，低成本的攝像頭、顯示屏和處理器組件開始涌現(xiàn)，它們開始廣泛用于各類非智能手機(jī)應(yīng)用和市場(chǎng)。MIPI接口支持兩種運(yùn)行模式：高速（HS）和低速（LP）。該接口在發(fā)送器和接收器之間主要是單向傳輸，但是在某些低速通信情況下，能夠從接收器向發(fā)送器傳輸。

嵌入式視覺設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特征是其架構(gòu)通常需要不斷調(diào)整以適應(yīng)各種規(guī)范的變化，這就讓FPGA成為實(shí)現(xiàn)這類設(shè)計(jì)的理想選擇。中型ASIC/ASSP從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)其開發(fā)周期要將近一年。此外，由于設(shè)計(jì)規(guī)范不斷發(fā)生變化，期間還存在諸多風(fēng)險(xiǎn)（在嵌入式視覺設(shè)計(jì)中非常常見），再加之ASIC/ASSP的設(shè)計(jì)流程大多錯(cuò)綜復(fù)雜，這就意味著某個(gè)流程出現(xiàn)耽擱，會(huì)對(duì)其他流程產(chǎn)生連鎖的負(fù)面反應(yīng)。

若采用FPGA實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可采用經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)的硬件，在現(xiàn)場(chǎng)重新配置，應(yīng)對(duì)任何設(shè)計(jì)規(guī)范的變更。從設(shè)計(jì)人員的角度來看，開發(fā)周期的最初階段（即在抽象的RTL階段捕獲設(shè)計(jì)）都是相同的，其余步驟要么相似，要么所需時(shí)間和資源更少，要么根本不需要。因此使用FPGA的總體優(yōu)勢(shì)是可以在大約三分之一的開發(fā)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常工作。

從歷史角度看，一些嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員認(rèn)為FPGA是大尺寸、高功耗的器件，僅僅用于數(shù)據(jù)中心、通信中心、醫(yī)學(xué)成像以及軍事等大型應(yīng)用。

這些傳統(tǒng)的FPGA通常有幾十萬LUT，功率高達(dá)50-100 W，封裝尺寸可達(dá)55 x 55 mm，通常配置散熱片。然而還有一些專門實(shí)現(xiàn)特定功能的FPGA產(chǎn)品，專注于要求小尺寸和低功耗的應(yīng)用。例如萊迪思半導(dǎo)體提供這類小尺寸（從10 x 10 mm，功耗1 W到1.4 x 1.4 mm，功耗僅為1 mW）的FPGA產(chǎn)品，滿足那些要求小尺寸和高能效應(yīng)用的需求。

與小型ASIC/ASSP相比，這些功能導(dǎo)向的FPGA更容易快速開發(fā)、使用更靈活。此外，由于大多數(shù)通用FPGA旨在應(yīng)用于工業(yè)和汽車等多個(gè)市場(chǎng)，它們通常都支持商用和工業(yè)溫度環(huán)境。而ASIC/ASSP大多被開發(fā)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，對(duì)此類溫度環(huán)境的支持不太普遍。
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