MIPI камера срещу USB камера
През последните няколко години вграденото зрение се превърна от модна дума в широко възприета технология, използвана в промишления, медицинския, търговския, развлекателния и селскостопанския сектор. С всяка фаза от своята еволюция вграденото зрение осигури значителен растеж в броя на наличните интерфейси за камери. Въпреки технологичния напредък обаче, MIPI и USB интерфейсите остават двата най-популярни типа за повечето приложения за вградено зрение.
MIPI интерфейс
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) е отворен стандарт и спецификация, инициирана от MIPI Alliance за процесори за мобилни приложения.MIPI модули за камериЧесто се срещат в мобилни телефони и таблети и поддържат висока разделителна способност от над 5 милиона пиксела. MIPI е разделен на MIPI DSI и MIPI CSI, които съответстват съответно на стандартите за видео дисплей и видео вход. В момента модулите на MIPI камерите се използват широко в други вградени продукти, като смартфони, устройства за запис на шофиране, камери за правоприлагане, микрокамери с висока разделителна способност и мрежови камери за наблюдение.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) определя високоскоростен сериен интерфейс между хост процесор и дисплеен модул. Интерфейсът позволява на производителите да интегрират дисплеи за висока производителност, ниска консумация на енергия и ниски електромагнитни смущения (EMI), като същевременно намаляват броя на пиновете и поддържат съвместимост между различните доставчици. Дизайнерите могат да използват MIPI DSI, за да осигурят брилянтно цветопредаване за най-взискателните сценарии за изображения и видео и да поддържат предаването на стереоскопично съдържание.
MIPI е най-често използваният интерфейс на днешния пазар за предаване на изображения и видео от точка до точка между камери и хост устройства. Това може да се отдаде на лекотата на използване на MIPI и способността му да поддържа широк спектър от високопроизводителни приложения. Той е оборудван и с мощни функции като 1080p, 4K, 8K и повече видео и изображения с висока резолюция.
MIPI интерфейсът е идеален избор за приложения като устройства за виртуална реалност, монтирани на главата, приложения за интелигентен трафик, системи за разпознаване на жестове, дронове, разпознаване на лица, сигурност, системи за наблюдение и др.
MIPI CSI-2 интерфейс
Стандартът MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) е високопроизводителен, рентабилен и лесен за използване интерфейс. MIPI CSI-2 предлага максимална честотна лента от 10 Gb/s с четири канала за данни за изображението – всеки канал е способен да прехвърля данни до 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 е по-бърз от USB 3.0 и има надежден протокол за обработка на видео от 1080p до 8K и по-високи. Освен това, благодарение на ниските си разходи, MIPI CSI-2 има по-висока нетна честотна лента за изображението.
Интерфейсът MIPI CSI-2 използва по-малко ресурси от процесора – благодарение на многоядрените си процесори. Той е интерфейсът по подразбиране за камера за Raspberry Pi и Jetson Nano. Модулът за камера V1 и V2 на Raspberry Pi също е базиран на него.
Ограничения на интерфейса MIPI CSI-2
Въпреки че е мощен и популярен интерфейс, MIPI CSI има някои ограничения. Например, MIPI камерите разчитат на допълнителни драйвери, за да работят. Това означава, че има ограничена поддръжка за различни сензори за изображения, освен ако производителите на вградени системи не настояват наистина за това!
Предимства на MIPI:
MIPI интерфейсът има по-малко сигнални линии от DVP интерфейса. Тъй като е нисковолтов диференциален сигнал, генерираните смущения са малки и способността за предотвратяване на смущения също е силна. 800W и повече използват MIPI интерфейс. Интерфейсът на камерата на смартфона използва MIPI.
Как работи?
Обикновено ултракомпактната платка в система за машинно виждане поддържа MIPI CSI-2 и работи с широк набор от интелигентни сензорни решения. Освен това е съвместима с много различни процесорни платки.
MIPI CSI-2 поддържа физическия слой MIPI D-PHY за комуникация с приложния процесор или система на чип (SoC). Може да бъде реализиран на един от двата физически слоя: MIPI C-PHY℠ v2.0 или MIPI D-PHY℠ v2.5. Следователно, производителността му е мащабируема по канали.
В MIPI камера, сензорът на камерата заснема и предава изображение към CSI-2 хоста. Когато изображението се предава, то се поставя в паметта като отделни кадри. Всеки кадър се предава през виртуални канали. След това всеки канал се разделя на линии – предавани една по една. По този начин се позволява пълно предаване на изображение от един и същ сензор за изображения – но с множество пикселни потоци.
MIPI CSI-2 използва пакети за комуникация, които включват формат на данни и функционалност за код за коригиране на грешки (ECC). Един пакет преминава през D-PHY слоя и след това се разделя на необходимия брой канали за данни. D-PHY работи във високоскоростен режим и предава пакета към приемника през канала.
След това, CSI-2 приемникът е снабден с физически слой D-PHY за извличане и декодиране на пакета. Процесът се повтаря кадър по кадър от CSI-2 устройството до хоста чрез ефикасна и евтина имплементация.
USB интерфейс
TheUSB интерфейсима тенденция да служи като връзка между две системи – камерата и компютъра. Тъй като е добре познат със своите plug-and-play възможности, изборът на USB интерфейс означава, че можете да се сбогувате със скъпите и продължителни времена за разработка и разходи за вашия вграден интерфейс за зрение. USB 2.0, по-старата версия, има значителни технически ограничения. Тъй като технологията започва да намалява, редица нейни компоненти стават несъвместими. Интерфейсите USB 3.0 и USB 3.1 Gen 1 бяха пуснати, за да преодолеят ограниченията на USB 2.0 интерфейса.
Интерфейсът USB 3.0 (и USB 3.1 Gen 1) съчетава положителните характеристики на различните интерфейси. Те включват plug-and-play съвместимост и ниско натоварване на процесора. Индустриалният стандарт за зрение USB 3.0 също така повишава неговата надеждност за камери с висока резолюция и висока скорост.
Изисква минимален допълнителен хардуер и поддържа ниска пропускателна способност – до 40 мегабайта в секунда. Има максимална пропускателна способност от 480 мегабайта в секунда. Това е 10 пъти по-бързо от USB 2.0 и 4 пъти по-бързо от GigE! Възможностите му за plug-and-play гарантират, че вградените устройства за зрение могат да се сменят лесно – което улеснява подмяната на повредена камера.
Ограничения на USB 3.0 интерфейса
Най-големият недостатък наUSB 3.0Проблемът с интерфейса е, че не можете да използвате сензори с висока резолюция с висока скорост. Друг недостатък е, че можете да използвате кабел само до разстояние от 5 метра от хост процесора. Въпреки че се предлагат по-дълги кабели, всички те са снабдени с „усилватели“. Колко добре тези кабели работят заедно с индустриалните камери трябва да се проверява за всеки отделен случай.
Време на публикуване: 22 март 2023 г.
