كاميرا MIPI مقابل كاميرا USB
على مدى السنوات القليلة الماضية، تطورت الرؤية المدمجة من كلمة طنانة إلى تقنية معتمدة على نطاق واسع تُستخدم في القطاعات الصناعية والطبية والتجزئة والترفيه والزراعة.مع كل مرحلة من مراحل تطورها، ضمنت الرؤية المدمجة نموًا كبيرًا في عدد واجهات الكاميرا المتاحة للاختيار من بينها.ومع ذلك، على الرغم من التقدم التكنولوجي، ظلت واجهات MIPI وUSB النوعين الأكثر شعبية بالنسبة لغالبية تطبيقات الرؤية المدمجة.
واجهة ميبي
MIPI (واجهة معالج صناعة الهاتف المحمول) هي معيار مفتوح ومواصفات بدأها تحالف MIPI لمعالجات تطبيقات الهاتف المحمول.وحدات الكاميرا MIPIتوجد بشكل شائع في الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية، وتدعم دقة عالية الوضوح تزيد عن 5 ملايين بكسل.يتم تقسيم MIPI إلى MIPI DSI وMIPI CSI، والتي تتوافق مع معايير عرض الفيديو وإدخال الفيديو، على التوالي.في الوقت الحاضر، تُستخدم وحدات كاميرا MIPI على نطاق واسع في المنتجات المدمجة الأخرى، مثل الهواتف الذكية، ومسجلات القيادة، وكاميرات إنفاذ القانون، والكاميرات الصغيرة عالية الوضوح، وكاميرات مراقبة الشبكة.
تحدد الواجهة التسلسلية للعرض MIPI (MIPI DSI ®) واجهة تسلسلية عالية السرعة بين المعالج المضيف ووحدة العرض.تتيح الواجهة للشركات المصنعة دمج شاشات العرض للحصول على أداء عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة وتداخل كهرومغناطيسي منخفض (EMI)، مع تقليل عدد الدبوس والحفاظ على التوافق بين الموردين المختلفين.يمكن للمصممين استخدام MIPI DSI لتوفير عرض ألوان رائع لسيناريوهات الصور والفيديو الأكثر تطلبًا ودعم نقل المحتوى المجسم.
MIPI هي الواجهة الأكثر استخدامًا في السوق اليوم لنقل الصور والفيديو من نقطة إلى نقطة بين الكاميرات والأجهزة المضيفة.ويمكن أن يعزى ذلك إلى سهولة استخدام MIPI وقدرتها على دعم مجموعة واسعة من التطبيقات عالية الأداء.كما أنه يأتي مزودًا بميزات قوية مثل 1080p و4K و8K وما بعده من مقاطع الفيديو والتصوير عالي الدقة.
تعد واجهة MIPI خيارًا مثاليًا لتطبيقات مثل أجهزة الواقع الافتراضي المثبتة على الرأس، وتطبيقات المرور الذكية، وأنظمة التعرف على الإيماءات، والطائرات بدون طيار، والتعرف على الوجه، والأمن، وأنظمة المراقبة، وما إلى ذلك.
واجهة MIPI CSI-2
يعد معيار MIPI CSI-2 (الجيل الثاني من الواجهة التسلسلية للكاميرا MIPI) واجهة عالية الأداء وفعالة من حيث التكلفة وسهلة الاستخدام.يوفر MIPI CSI-2 أقصى نطاق ترددي يبلغ 10 جيجابت/ثانية مع أربعة ممرات لبيانات الصور - كل مسار قادر على نقل البيانات بسرعة تصل إلى 2.5 جيجابت/ثانية.يعد MIPI CSI-2 أسرع من USB 3.0 ويحتوي على بروتوكول موثوق للتعامل مع الفيديو من 1080 بكسل إلى 8K وما بعده.بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لانخفاض حمله، يتمتع MIPI CSI-2 بنطاق ترددي صافي أعلى للصورة.
تستخدم واجهة MIPI CSI-2 موارد أقل من وحدة المعالجة المركزية - وذلك بفضل معالجاتها متعددة النواة.إنها واجهة الكاميرا الافتراضية لـ Raspberry Pi وJetson Nano.وتعتمد عليها أيضًا وحدة كاميرا Raspberry Pi V1 وV2.
حدود واجهة MIPI CSI-2
على الرغم من أنها واجهة قوية وشائعة، إلا أن MIPI CSI تأتي مع بعض القيود.على سبيل المثال، تعتمد كاميرات MIPI على برامج تشغيل إضافية للعمل.وهذا يعني أن هناك دعمًا محدودًا لمستشعرات الصور المختلفة ما لم يدفع مصنعو الأنظمة المضمنة لذلك حقًا!
مزايا MIPI:
تحتوي واجهة MIPI على خطوط إشارة أقل من واجهة DVP.نظرًا لأنها إشارة تفاضلية منخفضة الجهد، فإن التداخل المتولد صغير، والقدرة على مقاومة التداخل قوية أيضًا.800 واط وقبل كل شيء يستخدم واجهة MIPI.تستخدم واجهة كاميرا الهاتف الذكي MIPI.
كيف تعمل؟
عادةً ما تدعم اللوحة فائقة الصغر في نظام الرؤية MIPI CSI-2 وتعمل مع مجموعة كبيرة من حلول الاستشعار الذكية.علاوة على ذلك، فهو متوافق مع العديد من لوحات وحدة المعالجة المركزية المختلفة.
يدعم MIPI CSI-2 الطبقة المادية MIPI D-PHY للتواصل مع معالج التطبيق أو النظام على شريحة (SoC).يمكن تنفيذه على أي من الطبقتين الماديتين: MIPI C-PHY℠ v2.0 أو MIPI D-PHY℠ v2.5.ولذلك، فإن أدائها قابل للتطوير.
في كاميرا MIPI، يلتقط مستشعر الكاميرا الصورة ويرسلها إلى مضيف CSI-2.عندما يتم نقل الصورة، يتم وضعها في الذاكرة كإطارات فردية.يتم نقل كل إطار عبر القنوات الافتراضية.يتم بعد ذلك تقسيم كل قناة إلى خطوط - يتم إرسالها واحدًا تلو الآخر.ومن ثم، فهو يسمح بنقل الصورة بالكامل من نفس مستشعر الصورة - ولكن مع تدفقات بكسل متعددة.
يستخدم MIPI CSI-2 حزمًا للاتصالات تتضمن تنسيق البيانات ووظيفة رمز تصحيح الأخطاء (ECC).تنتقل حزمة واحدة عبر طبقة D-PHY ثم تنقسم إلى عدد ممرات البيانات المطلوبة.يعمل D-PHY في الوضع عالي السرعة وينقل الحزمة إلى جهاز الاستقبال عبر القناة.
بعد ذلك، يتم تزويد جهاز الاستقبال CSI-2 بطبقة مادية D-PHY لاستخراج الحزمة وفك تشفيرها.يتم تكرار العملية إطارًا تلو الآخر من جهاز CSI-2 إلى المضيف من خلال تنفيذ فعال ومنخفض التكلفة.
واجهة USB
الواجهة USBيميل إلى أن يكون بمثابة الوصل بين نظامين – الكاميرا والكمبيوتر.وبما أنها معروفة بقدراتها على التوصيل والتشغيل، فإن اختيار واجهة USB يعني أنه يمكنك أن تقول وداعًا لأوقات التطوير الباهظة والمطولة وتكاليف واجهة الرؤية المضمنة لديك.USB 2.0، الإصدار الأقدم، لديه قيود فنية كبيرة.ومع بدء تضاؤل التكنولوجيا، أصبح عدد من مكوناتها غير متوافق.تم إطلاق واجهات USB 3.0 وUSB 3.1 Gen 1 للتغلب على قيود واجهة USB 2.0.
تجمع واجهة USB 3.0 (وUSB 3.1 Gen 1) بين الميزات الإيجابية للواجهات المختلفة.يتضمن ذلك توافق التوصيل والتشغيل وانخفاض حمل وحدة المعالجة المركزية.كما يزيد معيار الرؤية الصناعية لـ USB 3.0 من موثوقيته للكاميرات عالية الدقة وعالية السرعة.
فهو يتطلب الحد الأدنى من الأجهزة الإضافية ويدعم النطاق الترددي المنخفض - ما يصل إلى 40 ميغابايت في الثانية.ويبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي 480 ميجابايت في الثانية.وهذا أسرع 10 مرات من USB 2.0 وأسرع 4 مرات من GigE!وتضمن إمكانيات التوصيل والتشغيل الخاصة بها إمكانية تبديل أجهزة الرؤية المدمجة بسهولة - مما يجعل من السهل استبدال الكاميرا التالفة.
حدود واجهة USB 3.0
أكبر عيب فييو اس بي 3.0الواجهة هي أنه لا يمكنك تشغيل أجهزة استشعار عالية الدقة بسرعة عالية.العيب الآخر هو أنه يمكنك فقط استخدام كابل يصل إلى مسافة 5 أمتار من المعالج المضيف.على الرغم من توفر الكابلات الأطول، إلا أنها جميعها مزودة بـ "معززات".يجب التحقق من مدى جودة عمل هذه الكابلات مع الكاميرات الصناعية في كل حالة على حدة.
وقت النشر: 22 مارس 2023
