MIPI-kamera vs. USB-kamera
I løbet af de seneste par år har embedded vision udviklet sig fra et buzzword til en bredt anvendt teknologi, der anvendes på tværs af industri, medicin, detailhandel, underholdning og landbrug. Med hver fase af sin udvikling har embedded vision sikret en betydelig vækst i antallet af kameragrænseflader, der er tilgængelige at vælge imellem. På trods af de teknologiske fremskridt er MIPI- og USB-grænseflader dog forblevet de to mest populære typer til de fleste embedded vision-applikationer.
MIPI-grænseflade
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) er en åben standard og en specifikation initieret af MIPI Alliance for mobile applikationsprocessorer.MIPI-kameramodulerfindes almindeligvis i mobiltelefoner og tablets og understøtter HD-opløsninger på mere end 5 millioner pixels. MIPI er opdelt i MIPI DSI og MIPI CSI, som svarer til henholdsvis videovisnings- og videoinputstandarder. I øjeblikket bruges MIPI-kameramoduler i vid udstrækning i andre indlejrede produkter, såsom smartphones, køreoptagere, politikameraer, HD-mikrokameraer og netværksovervågningskameraer.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI®) definerer en seriel højhastighedsgrænseflade mellem en værtsprocessor og et displaymodul. Grænsefladen gør det muligt for producenter at integrere displays for høj ydeevne, lavt strømforbrug og lav elektromagnetisk interferens (EMI), samtidig med at antallet af pins reduceres og kompatibilitet mellem forskellige leverandører opretholdes. Designere kan bruge MIPI DSI til at levere strålende farvegengivelse til de mest krævende billed- og videoscenarier og understøtte transmission af stereoskopisk indhold.
MIPI er den mest anvendte grænseflade på markedet i dag til punkt-til-punkt billed- og videooverførsel mellem kameraer og værtsenheder. Det kan tilskrives MIPI's brugervenlighed og dets evne til at understøtte en bred vifte af højtydende applikationer. Det er også udstyret med kraftfulde funktioner såsom 1080p, 4K, 8K og derover video og billeddannelse i høj opløsning.
MIPI-grænsefladen er et ideelt valg til applikationer som hovedmonterede virtual reality-enheder, smarte trafikapplikationer, bevægelsesgenkendelsessystemer, droner, ansigtsgenkendelse, sikkerhed, overvågningssystemer osv.
MIPI CSI-2-grænseflade
MIPI CSI-2-standarden (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) er en højtydende, omkostningseffektiv og brugervenlig grænseflade. MIPI CSI-2 tilbyder en maksimal båndbredde på 10 Gb/s med fire billeddatabaner – hver bane kan overføre data op til 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 er hurtigere end USB 3.0 og har en pålidelig protokol til at håndtere video fra 1080p til 8K og derover. Derudover har MIPI CSI-2 på grund af sin lave overhead en højere netto billedbåndbredde.
MIPI CSI-2-grænsefladen bruger færre ressourcer fra CPU'en – takket være dens multi-core processorer. Det er standardkameragrænsefladen til Raspberry Pi og Jetson Nano. Raspberry Pi-kameramodulerne V1 og V2 er også baseret på den.
Begrænsninger ved MIPI CSI-2-grænsefladen
Selvom det er en kraftfuld og populær brugerflade, har MIPI CSI et par begrænsninger. For eksempel er MIPI-kameraer afhængige af ekstra drivere for at fungere. Det betyder, at der er begrænset understøttelse af forskellige billedsensorer, medmindre producenter af indlejrede systemer virkelig presser på for det!
Fordele ved MIPI:
MIPI-grænsefladen har færre signallinjer end DVP-grænsefladen. Fordi det er et lavspændingsdifferentialsignal, er den genererede interferens lille, og anti-interferensevnen er også stærk. 800W og derover bruger MIPI-grænsefladen. Smartphone-kameragrænsefladen bruger MIPI.
Hvordan fungerer det?
Typisk understøtter det ultrakompakte printkort i et visionssystem MIPI CSI-2 og fungerer med en bred vifte af intelligente sensorløsninger. Derudover er det kompatibelt med mange forskellige CPU-printkort.
MIPI CSI-2 understøtter det fysiske lag MIPI D-PHY til at kommunikere med applikationsprocessoren eller System on a Chip (SoC). Det kan implementeres på et af de to fysiske lag: MIPI C-PHY℠ v2.0 eller MIPI D-PHY℠ v2.5. Derfor er dets ydeevne skalerbar i alle baner.
I et MIPI-kamera optager og sender kamerasensoren et billede til CSI-2-værten. Når billedet sendes, placeres det i hukommelsen som individuelle billeder. Hvert billede sendes via virtuelle kanaler. Hver kanal opdeles derefter i linjer – sendes én ad gangen. Derfor muliggør det fuldstændig billedtransmission fra den samme billedsensor – men med flere pixelstrømme.
MIPI CSI-2 bruger pakker til kommunikation, der inkluderer dataformat og ECC-funktionalitet (error correction code). En enkelt pakke bevæger sig gennem D-PHY-laget og opdeles derefter i det nødvendige antal databaner. D-PHY fungerer i højhastighedstilstand og sender pakken til modtageren via kanalen.
Derefter forsynes CSI-2-modtageren med et fysisk D-PHY-lag til at udtrække og afkode pakken. Processen gentages frame for frame fra CSI-2-enheden til værten gennem en effektiv og billig implementering.
USB-grænseflade
DeUSB-grænsefladehar en tendens til at fungere som forbindelsespunkt mellem to systemer – kameraet og pc'en. Da det er velkendt for sine plug-and-play-funktioner, betyder valget af USB-grænsefladen, at du kan sige farvel til dyre, langtrukne udviklingstider og omkostninger til din integrerede vision-grænseflade. USB 2.0, den ældre version, har betydelige tekniske begrænsninger. Efterhånden som teknologien begynder at svine til, bliver en række af dens komponenter inkompatible. USB 3.0 og USB 3.1 Gen 1-grænsefladerne blev lanceret for at overvinde begrænsningerne i USB 2.0-grænsefladen.
USB 3.0-grænsefladen (og USB 3.1 Gen 1) kombinerer de positive funktioner fra forskellige grænseflader. Disse omfatter plug-and-play-kompatibilitet og lav CPU-belastning. Den industrielle standard for vision, USB 3.0, øger også dens pålidelighed for kameraer med høj opløsning og høj hastighed.
Den kræver minimal ekstra hardware og understøtter lav båndbredde – op til 40 megabyte pr. sekund. Den har en maksimal båndbredde på 480 megabyte pr. sekund. Dette er 10 gange hurtigere end USB 2.0 og 4 gange hurtigere end GigE! Dens plug-and-play-funktioner sikrer, at indlejrede visionsenheder nemt kan udskiftes – hvilket gør det nemt at udskifte et beskadiget kamera.
Begrænsninger ved USB 3.0-grænsefladen
Den største ulempe vedUSB 3.0grænsefladen er, at man ikke kan køre sensorer med høj opløsning ved høj hastighed. En anden ulempe er, at man kun kan bruge et kabel op til en afstand af 5 meter fra værtsprocessoren. Selvom der findes længere kabler, er de alle udstyret med "boostere". Hvor godt disse kabler fungerer sammen med industrielle kameraer, skal kontrolleres i hvert enkelt tilfælde.
Opslagstidspunkt: 22. marts 2023
