CSI-2

CX3：HDビデオ向けCSI-2
USB 3.0ソリューション
CSI-2 = カメラシリアルインターフェースv2.0
ワンチップソリューションによる鮮明な画像：
CX3が世界で最先端のHDビデオカメラに力を与える
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CX3 新製品のご紹介
HDビデオはUSB 3.0の帯域幅が必要
ビデオカメラ市場の要求が変化している
消費者は高画質の高精細度 (HD) ビデオに対応するカメラを要求している
HDビデオは1.5Gbpsの帯域幅が必要
USB 2.0は伝送速度が最大480Mbpsであるため、画質を劣化させる圧縮が必要
USB 3.0は5Gbpsの伝送速度であり、圧縮を必要とせずに高解像度の画像品質を供給
USB 3.0は今日のコンシューマーが要求する高解像度の画像品質を供給
USB 3.0の利点
帯域幅（Gbps）
フルHD(1920 x 1080 @ 30fps)
ビデオに必要な帯域幅
圧縮されたUSB 2.0 HDビデオは
画質を劣化させる
非圧縮のUSB 3.0 HDビデオは最高
の画質を供給
USB 3.0
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基礎用語
帯域幅
帯域幅 = フレーム当たりの画素数 (解像度) x 1秒当たりのフレーム数 (フレームレート) x 画素当たりのカラービット数 (色深度)
例えば、1080p ビデオに必要な帯域幅 = 207万画素 x 1秒あたり30フレーム x 24カラービット = 1.5Gbps
一般的なビデオ規格
規格
横画素数
縦画素数
総画素数
色深度
フレームレート
帯域幅
1080p
1920
1080
207万
24
30
1.5Gbps
720p
1280
720
92万
24
30
664Mbps
VGA
640
480
31万
16
30
147Mbps
圧縮
数学的アルゴリズムを使用して、画像の帯域幅要件を減少させる
画素を修正して画質を劣化させる
外部圧縮エンジンが必要（通常FPGAやASICを使って実装される）
CSI-2 (カメラシリアルインターフェースv2.0)
イメージセンサーと画像プロセッサ間の標準的なデータ転送及び制御インターフェースを定義する仕様
データ信号とクロック信号による単向シリアルインターフェース、および双方向I2C制御インターフェースを含む
画像信号処理 (ISP)
画像品質を向上させるための、ハードウェア (FPGAまたはASIC) またはソフトウェアで実装されたアルゴリズム
Mobile Industry Processor Interface (MIPI) アライアンス
携帯電話業界のインターフェース仕様を開発するオープン会員組織
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基礎用語（つづき）
USB 3.0 (スーパースピード USB)
5Gbpsで実行 – USB 2.0 (ハイスピードUSB) より10倍速い
USB 2.0 USB2.0よりも1.8倍以上の電力をバスパワードデバイスに分配
USB 2.0 と下位互換性ある
USB 3.0ホスト、USB 3.0デバイス
USB 3.0ホスト (例えば、PC) は、データトラフィックを転送し、バスを介して電力を供給
USB 3.0デバイス (例えば、ビデオカメラ) はUSBバス上の周辺装置
USB 3.0ペリフェラルコントローラ
USB3.0 プロトコルを処理し、USBホストと通信するUSBデバイス内のマイクロコントローラ
グラフィックスプロセッシングユニット (GPU)
ディスプレイに出力される画像の生成を加速するために設計された特殊なIC
USBビデオクラス (UVC)
「UVCカメラ」として知られているUSBビデオカメラの標準動作を定義する仕様
広く民生用カメラに適用され、主要なPCオペレーティングシステムによりサポートされてきた
USB3ビジョン
マシンビジョンおよび産業用アプリケーション向けのUSB 3.0カメラの標準動作を定義する仕様
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CX3の用語
EZ-USB® CX3™
USB3.0トランシーバを内蔵した、CSI-2をUSB 3.0に変換するサイプレスのプログラマブルブリッジコントローラ
ファームウェア格納とデータのバッファリング用の512KB RAMを搭載した強力なオンチップARM9™プロセッサを含む
I2C、I2S、SPI、UART、12 GPIOを介した追加のペリフェラル接続を提供
設計工数を減らすためのサンプルコード付きソフトウェア開発キット（SDK）を含む
CX3リファレンスデザインキット（RDK）
CX3と500万画素Omnivision社製OVT5640イメージセンサーを搭載したUSB 3.0ビデオカメラリファレンスデザイン
CX3アプリケーションプログラミングインターフェース（API）
CX3固有の機能を実装するSDKライブラリ内のファームウェア
EZ-USB® FX3™
USB 3.0 PHYを内蔵したサイプレスのプログラマブルUSB 3.0ペリフェラルコントローラ
512KB RAMを搭載した強力なオンチップARM9プロセッサを含む
32ビットの汎用プログラマブルインターフェース（GPIF II）を提供することにより、FX3は100MHzで、
ほぼあらゆるシステムと通信することが可能
GPIF IIを介してイメージセンサーと直接にインターフェースで接続して非圧縮HDビデオのストリーミング用に
3.2Gbpsのデータスループットを提供することが可能
AVerMedia、キヤノン、コダック、リープモーション、マイクロソフト、パナソニック、ソニー、東芝など、
世界中のお客様に採用されている
CX3を補完しながら、HD映像向けUSB 3.0ソリューションの魅力のある製品群を提供
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HDビデオ向けサイプレスUSB 3.0ソリューション
機能
CSI-2－USB 3.0
ブリッジコントローラ
GPIF II－USB 3.0
ペリフェラルコントローラ
USB 3.0認証
認証済み；テストID 340880047
認証済み；テストID 340800007
プログラマビリティ
有り；ARM9、512KB RAM
有り；ARM9、512KB RAM
イメージセンサー
インターフェース
シリアル、2または4レーンCSI-2
パラレル、16または32ビットGPIF II
最大スループット
2.4Gbps
3.2Gbps
ハードウェアDVK
CX3 RDK
FX3 DVK
SDK
EZ-USB SDKバージョン1.3以降
EZ-USB SDKバージョン1.0以降
UVCサポート
有
有
パッケージ
121ボールBGA
121ボールBGA、131ボールWLCSP
マシンビジョン、医療用画像処理、
ビデオ会議、3次元動き追跡、文書
スキャン、PCウェブカメラ
マシンビジョン、医療用画像処理、
ビデオ会議、3次元動き追跡、文書
スキャン、PCウェブカメラ、ビデオ
キャプチャ
アプリケーション
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CX3：ワンチップCSI-2－USB 3.0ブリッジ
高解像度のイメージセンサーはシリアルインターフェイスに
300万画素より大きい解像度を持つほとんどのイメージセンサーは、より高い帯域幅要件を満たすためにCSI-2を使用
CX3は4レーンのCSI-2を提供。これにより、グルーロジックを必要とせずに任意のCSI-2イメージセンサーと
直接インターフェースすることが可能
500万画素イメージセンサーを使ったCX3使用例
500万画素
イメージ
センサー
USB3.0
CSI-2
CX3
4
USB 3.0ホスト
システム
低解像度のイメージセンサーはパラレルインターフェイスのまま
解像度が300万画素未満のイメージセンサーはパラレルインターフェースを提供し続ける
FX3は32ビットのGPIF IIを提供。これによりどのパラレルイメージセンサーとも直接インターフェースすることが可能
130万画素イメージセンサーを使ったFX3使用例
130万画素
イメージ
センサー
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USB3.0
GPIF II
FX3
16
3次元画像処理用の2つのVGAセンサを使ったFX3使用例
USB 3.0ホスト
システム
VGA
イメージ
センサー
8
USB3.0
GPIF II
FX3
VGA
イメージ
センサー
CX3 新製品のご紹介
16
USB 3.0ホスト
システム
8
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CX3：機能が固定されていないブリッジ
CX3はプログラム可能であるため、標準またはカスタムのカメラ機能をサポート
ビデオ会議
カメラプロトコル
マシンビジョン
PCウェブカメラ
3次元動き追跡
UVCまたは独自
USB3ビジョンまたは独自
UVC
UVCまたは独自
ファームウェア
のカスタマイズ
カメラ制御用UVC拡張
可変フレームレート制御
カメラ制御用UVC拡張
カスタムフレーム
クロップ
I2C、SPI、UART
、GPIO
パン、チルト、ズーム制御
イメージセンサーの設定
ユーザーインターフェース
設計（ボタン、LED）
赤外線LED制御
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CX3ソリューションと競合製品との比較
機能
CYUSB3065
RTS5880
USB 3.0
認証済み
認証済み
CSI-2インターフェース
4レーン、レーン当たり1Gbps
4レーン、レーン当たり1Gbps
ISP
無
有
パッケージ
121ボールBGA（100mm2）
48ピンQFN（36mm2）
対応カラーフォーマット
RAW8/10/12/141、YUV422/4442、
RGB888/666/5653
RAW、YUV422
カメラプロトコル
UVCまたは独自
UVCのみ
インターフェース
I2C、I2S、UART、SPI、12のGPIO
I2C、I2S、SPI、6つのGPIO
プログラマビリティ
有り；ARM9
無し；機能固定ブリッジ
開発キット
SDK、249USDのRDK
無
アプリケーション
マシンビジョン、医療用画像処理、
ビデオ会議、3次元動き追跡、文書
スキャン、PCウェブカメラ
PCウェブカメラ
1 rawビデオ
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データ用のビデオフォーマット2 輝度と色差信号によるビデオフォーマット 3 赤色、緑色、青色の画素のビデオフォーマット
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CX3：大画素数カメラ向け製品
ソリューション1：
ISPを内蔵したイメージセンサー
イメージ
センサー
ソリューション2：
イメージセンサー + ISP ASIC/FPGA
イメージセンサーは取り込まれた画像を
ISP ASIC/FPGAに送信
ISP ASIC/ FPGAは画像を処理してCX3に送信
CX3は処理された画像をホストに送信
USB3.0
USB 3.0ホスト
システム
USB3.0
USB 3.0ホスト
システム
2または4
ISP
イメージ
センサー
CSI-2
2または4
ソリューション3：
イメージセンサー + ホストISPソフトウェア
ISP
ASIC/
FPGA
イメージ
センサー
イメージセンサーは取り込まれた画像をCX3に送信
CX3は取り込まれた画像をホストに送信
ホストGPU上で実行されているISPソフトウェアが画像を処理
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CSI-2
CX3
イメージセンサは画像を取り込んで処理
イメージセンサーは処理された画像をCX3に送信
CX3は処理された画像をホストに送信
CSI-2
CX3
2または4
CSI-2
USB3.0
CX3
USB 3.0ホスト
システム
2または4
GPU、ISP
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10
CX3リファレンスデザインキット
ハードウェア
CX3 RDK
e-con System社製
交換可能なイメージセンサーモジュールを備えた、完全に機能しているUSBカメラ
1080p／30fpsのビデオが処理可能な500万画素 OVT5460モジュールを含む
任意のPCで動作できるUVCファームウェアがプリロードされる
ファームウェアのデバッグ処理用のRS232およびJTAGコネクタを含む
外部5V電源を必要とせずにUSBケーブルを介して電源が供給される
以下のアドレスから249USDで購入可能：
www.e-consystems.com/CX3-Reference-Design-Kit.asp
ソフトウェア
電子CAMView、Windows PC用の無料のビデオキャプチャアプリケーション、
および以下の画質に関するカメラ制御用プラグインのサンプルを含む：
輝度
コントラスト
色相
彩度
対応する画像解像度とフレームレート1
鮮明さ
HD
フレーム
ホワイトバランス（オート/マニュアル）
横画素数
縦画素数
規格
レート（fps）
露光（オート/マニュアル）
VGA
640
480
60
焦点（オート/マニュアル）
720p
1280
720
60
データ
レート（Gbps）
0.3
0.9
以下のアドレスからダウンロード可能：
1080p
1920
1080
30
1.0
www.e-consystems.com/CX3-Reference-Design-Kit.asp
500万
画素
2592
1944
15
1.2
1 16ビット
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カラー、YUV422ビデオデータフォーマットを使用
CX3 新製品のご紹介
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CX3リファレンスデザインキットの詳細
Omnivision社製OV5640モジュール
500万画素
OV5640
イメージセンサー
CSI-2コネクタ
CX3 RDK
CX3ベースボード
USB3.0
コネクタ
CX3
RS232
コネクタ
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JTAGヘッダ
イメージセンサーモジ
ュールが交換可能な
CSI-2コネクタ
GPIOヘッダ
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12
CX3ソフトウェア開発キット（SDK）
CX3用は現在EZ-USB FX3のSDK（バージョン1.3以降）の一部
Eclipse IDE
新しいCX3 API：
CSI-2インターフェースの初期化と設定
CSI-2イメージセンサーの設定
カメラ制御やユーザーが定義する機能のためのGPIO設定
新しいCX3ファームウェアのサンプル：
Omnivision社製OV5640とAptina社製AS0260イメージセンサーの設定
1080p／30fpsフルHDビデオ用のUVCカメラの実装
FX3開発ツールとドキュメント：
ファームウェアAPIガイド
Eclipse統合開発環境（IDE）
ARMツールチェーンとデバッガ
SDKリリースノート
ファームウェアAPIガイド
プログラマのマニュアル
SDK トラブルシューティングガイド
テクニカルリファレンスマニュアル
www.cypress.com/?rID=57990 からダウンロード可能
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13
評価に当って
1.
EZ-USB CX3ウェーブページをご覧ください
2.
CX3データシートをダウンロード
3.
CX3リファレンスデザインキットを購入
4.
FX3ソフトウェア開発キットをダウンロード
5.
CX3のサンプルについては、最寄りの販売代理店にお問い合わせください
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14
CX3 USB 3.0ソリューションの概要
ブロック図
アプリケーション
一般向けウェブカメラ
ノートPC、タブレット組み込みカメラ
産業、医療、マシンビジョンカメラ
文書、指紋スキャナ
ゲームコンソール
テレビ会議システム
画像取得システム
5
CX3ブリッジ
JTAG
512KB
RAM
USB 3.0に準拠したビデオクラスのコントローラ
4レーンMIPIカメラシリアルインターフェースv2.0（CSI-2）入力
イメージセンサー設定用のカメラ制御インターフェース（CCI）
業界標準のビデオデータフォーマットに対応：
RAW8/10/12/141、YUV422/4442、RGB888/666/5653
非圧縮ストリーミングビデオに対応：
1080p／30fpsと720p／60fps
データ処理用に512KBのRAMが搭載されたオンチップARM9
I2C、I2S、SPI、UART、12 GPIOをサポート
121ボールBGA（10 x 10 x 1.7mm）
資料
4
32
32
32
USB 3.0
ホスト
32
UART
4
I2C
I2S
2
6
SPI
4
4
GPIO
12
出荷予定
データシート：
リファレンスデザインキット：
ソフトウェア開発キット：
1 rawビデオ
イメージ
センサー、
イメージ
プロセッサ
USB3.0
特長
MIPI CSI-2
ARM9
CX3データシート
CX3 RDK
EZ-USB SDK
データ用のビデオフォーマット
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サンプル出荷：現在
量産：2013年第4四半期
2 輝度と色差信号によるビデオ
フォーマット
CX3 新製品のご紹介
3 赤色、緑色、青色の画素のビデオ
フォーマット
15

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