Càmera MIPI vs. càmera USB
Durant els darrers anys, la visió integrada ha passat de ser una paraula de moda a una tecnologia àmpliament adoptada en els sectors industrial, mèdic, minorista, d'entreteniment i agrícola. Amb cada fase de la seva evolució, la visió integrada ha assegurat un creixement significatiu en el nombre d'interfícies de càmera disponibles per triar. Tanmateix, malgrat els avenços tecnològics, les interfícies MIPI i USB han continuat sent els dos tipus més populars per a la majoria d'aplicacions de visió integrada.
Interfície MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) és un estàndard obert i una especificació iniciada per la MIPI Alliance per a processadors d'aplicacions mòbils.Mòduls de càmera MIPIes troben habitualment en telèfons mòbils i tauletes, i admeten resolucions d'alta definició de més de 5 milions de píxels. MIPI es divideix en MIPI DSI i MIPI CSI, que corresponen als estàndards de visualització de vídeo i entrada de vídeo, respectivament. Actualment, els mòduls de càmera MIPI s'utilitzen àmpliament en altres productes integrats, com ara telèfons intel·ligents, gravadors de conducció, càmeres policials, microcàmeres d'alta definició i càmeres de vigilància en xarxa.
La interfície sèrie de visualització MIPI (MIPI DSI®) defineix una interfície sèrie d'alta velocitat entre un processador amfitrió i un mòdul de visualització. La interfície permet als fabricants integrar pantalles d'alt rendiment, baix consum d'energia i baixa interferència electromagnètica (EMI), alhora que redueix el nombre de pins i manté la compatibilitat entre diferents proveïdors. Els dissenyadors poden utilitzar MIPI DSI per proporcionar una representació de colors brillant per als escenaris d'imatge i vídeo més exigents i admetre la transmissió de contingut estereoscòpic.
MIPI és la interfície més utilitzada al mercat actual per a la transmissió d'imatges i vídeo punt a punt entre càmeres i dispositius amfitrions. Això es pot atribuir a la facilitat d'ús de MIPI i a la seva capacitat per admetre una àmplia gamma d'aplicacions d'alt rendiment. També ve equipat amb funcions potents com ara vídeo de 1080p, 4K, 8K i superiors i imatges d'alta resolució.
La interfície MIPI és una opció ideal per a aplicacions com ara dispositius de realitat virtual muntats al cap, aplicacions de trànsit intel·ligent, sistemes de reconeixement de gestos, drons, reconeixement facial, seguretat, sistemes de vigilància, etc.
Interfície MIPI CSI-2
L'estàndard MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) és una interfície d'alt rendiment, rendible i fàcil d'utilitzar. MIPI CSI-2 ofereix un ample de banda màxim de 10 Gb/s amb quatre carrils de dades d'imatge, cada carril capaç de transferir dades de fins a 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 és més ràpid que USB 3.0 i té un protocol fiable per gestionar vídeo de 1080p a 8K i més enllà. A més, gràcies a la seva baixa sobrecàrrega, MIPI CSI-2 té un ample de banda d'imatge net més elevat.
La interfície MIPI CSI-2 utilitza menys recursos de la CPU gràcies als seus processadors multinucli. És la interfície de càmera per defecte per a Raspberry Pi i Jetson Nano. Els mòduls de càmera Raspberry Pi V1 i V2 també s'hi basen.
Limitacions de la interfície MIPI CSI-2
Tot i que és una interfície potent i popular, MIPI CSI té algunes limitacions. Per exemple, les càmeres MIPI depenen de controladors addicionals per funcionar. Això significa que hi ha compatibilitat limitada amb diferents sensors d'imatge, tret que els fabricants de sistemes integrats ho pressionin molt!
Avantatges del MIPI:
La interfície MIPI té menys línies de senyal que la interfície DVP. Com que és un senyal diferencial de baix voltatge, la interferència generada és petita i la capacitat anti-interferències també és forta. 800W i sobretot utilitzen la interfície MIPI. La interfície de la càmera del telèfon intel·ligent utilitza MIPI.
Com funciona?
Normalment, la placa ultracompacta d'un sistema de visió admet MIPI CSI-2 i funciona amb una àmplia gamma de solucions de sensors intel·ligents. A més, és compatible amb moltes plaques CPU diferents.
MIPI CSI-2 admet la capa física MIPI D-PHY per comunicar-se amb el processador d'aplicacions o System on a Chip (SoC). Es pot implementar en qualsevol de les dues capes físiques: MIPI C-PHY℠ v2.0 o MIPI D-PHY℠ v2.5. Per tant, el seu rendiment és escalable per carrils.
En una càmera MIPI, el sensor de la càmera captura i transmet una imatge a l'amfitrió CSI-2. Quan la imatge es transmet, es col·loca a la memòria com a fotogrames individuals. Cada fotograma es transmet a través de canals virtuals. Cada canal es divideix en línies, transmeses d'una en una. Per tant, permet la transmissió completa de la imatge des del mateix sensor d'imatge, però amb múltiples fluxos de píxels.
MIPI CSI-2 utilitza paquets per a la comunicació que inclouen el format de dades i la funcionalitat de codi de correcció d'errors (ECC). Un sol paquet viatja a través de la capa D-PHY i després es divideix en el nombre de carrils de dades necessaris. D-PHY funciona en mode d'alta velocitat i transmet el paquet al receptor a través del canal.
A continuació, el receptor CSI-2 es proveeix d'una capa física D-PHY per extreure i descodificar el paquet. El procés es repeteix fotograma a fotograma des del dispositiu CSI-2 fins a l'amfitrió mitjançant una implementació eficient i de baix cost.
Interfície USB
ElInterfície USBtendeix a servir com a unió entre dos sistemes: la càmera i el PC. Com que és conegut per les seves capacitats plug-and-play, triar la interfície USB implica que podeu dir adéu als temps i costos de desenvolupament cars i prolongats per a la vostra interfície de visió integrada. L'USB 2.0, la versió anterior, té limitacions tècniques importants. A mesura que la tecnologia comença a disminuir, diversos dels seus components es tornen incompatibles. Les interfícies USB 3.0 i USB 3.1 Gen 1 es van llançar per superar les limitacions de la interfície USB 2.0.
La interfície USB 3.0 (i USB 3.1 Gen 1) combina les característiques positives de diferents interfícies. Aquestes inclouen la compatibilitat plug-and-play i la baixa càrrega de CPU. L'estàndard industrial de visió de l'USB 3.0 també augmenta la seva fiabilitat per a càmeres d'alta resolució i alta velocitat.
Requereix un maquinari addicional mínim i admet un ample de banda baix, fins a 40 megabytes per segon. Té un ample de banda màxim de 480 megabytes per segon. Això és 10 vegades més ràpid que l'USB 2.0 i 4 vegades més ràpid que el GigE! Les seves capacitats plug-and-play garanteixen que els dispositius de visió integrats es puguin canviar fàcilment, cosa que facilita la substitució d'una càmera danyada.
Limitacions de la interfície USB 3.0
El major desavantatge de laUSB 3.0La interfície és que no es poden executar sensors d'alta resolució a alta velocitat. Un altre inconvenient és que només es pot utilitzar un cable fins a una distància de 5 metres del processador amfitrió. Tot i que hi ha cables més llargs disponibles, tots estan equipats amb "amplificadors". Cal comprovar en cada cas individual com funcionen aquests cables juntament amb les càmeres industrials.
Data de publicació: 22 de març de 2023
