Κάμερα MIPI vs Κάμερα USB
Τα τελευταία χρόνια, η ενσωματωμένη όραση έχει εξελιχθεί από μια λέξη-κλειδί σε μια ευρέως υιοθετημένη τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε όλους τους τομείς της βιομηχανίας, της ιατρικής, του λιανικού εμπορίου, της ψυχαγωγίας και της γεωργίας. Με κάθε φάση της εξέλιξής της, η ενσωματωμένη όραση έχει εξασφαλίσει μια σημαντική αύξηση στον αριθμό των διαθέσιμων διεπαφών κάμερας. Ωστόσο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις, οι διεπαφές MIPI και USB παρέμειναν οι δύο πιο δημοφιλείς τύποι για την πλειονότητα των εφαρμογών ενσωματωμένης όρασης.
Διεπαφή MIPI
Το MIPI (Mobile Industry Processor Interface) είναι ένα ανοιχτό πρότυπο και μια προδιαγραφή που ξεκίνησε από τη Συμμαχία MIPI για επεξεργαστές εφαρμογών για κινητά.Μονάδες κάμερας MIPIβρίσκονται συνήθως σε κινητά τηλέφωνα και tablet και υποστηρίζουν αναλύσεις υψηλής ευκρίνειας άνω των 5 εκατομμυρίων pixel. Το MIPI χωρίζεται σε MIPI DSI και MIPI CSI, τα οποία αντιστοιχούν σε πρότυπα προβολής βίντεο και εισόδου βίντεο, αντίστοιχα. Προς το παρόν, οι μονάδες κάμερας MIPI χρησιμοποιούνται ευρέως σε άλλα ενσωματωμένα προϊόντα, όπως smartphones, συσκευές εγγραφής οδήγησης, κάμερες επιβολής του νόμου, μικροκάμερες υψηλής ευκρίνειας και κάμερες παρακολούθησης δικτύου.
Η σειριακή διεπαφή οθόνης MIPI (MIPI DSI ® ) ορίζει μια σειριακή διεπαφή υψηλής ταχύτητας μεταξύ ενός κεντρικού επεξεργαστή και μιας μονάδας οθόνης. Η διεπαφή επιτρέπει στους κατασκευαστές να ενσωματώνουν οθόνες για υψηλή απόδοση, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και χαμηλές ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI), μειώνοντας παράλληλα τον αριθμό των ακίδων και διατηρώντας τη συμβατότητα μεταξύ διαφορετικών προμηθευτών. Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν το MIPI DSI για να παρέχουν εξαιρετική απόδοση χρωμάτων για τα πιο απαιτητικά σενάρια εικόνας και βίντεο και να υποστηρίξουν τη μετάδοση στερεοσκοπικού περιεχομένου.
Το MIPI είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη διεπαφή στη σημερινή αγορά για μετάδοση εικόνας και βίντεο από σημείο σε σημείο μεταξύ καμερών και συσκευών υποδοχής. Μπορεί να αποδοθεί στην ευκολία χρήσης του MIPI και στην ικανότητά του να υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών υψηλής απόδοσης. Είναι επίσης εξοπλισμένο με ισχυρά χαρακτηριστικά όπως βίντεο 1080p, 4K, 8K και άνω και απεικόνιση υψηλής ανάλυσης.
Η διεπαφή MIPI αποτελεί ιδανική επιλογή για εφαρμογές όπως συσκευές εικονικής πραγματικότητας τοποθετημένες στο κεφάλι, έξυπνες εφαρμογές κυκλοφορίας, συστήματα αναγνώρισης χειρονομιών, drones, αναγνώριση προσώπου, ασφάλεια, συστήματα επιτήρησης κ.λπ.
Διεπαφή MIPI CSI-2
Το πρότυπο MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2ης γενιάς) είναι ένα υψηλής απόδοσης, οικονομικό και εύχρηστο περιβάλλον εργασίας. Το MIPI CSI-2 προσφέρει μέγιστο εύρος ζώνης 10 Gb/s με τέσσερις λωρίδες δεδομένων εικόνας – κάθε λωρίδα μπορεί να μεταφέρει δεδομένα έως και 2,5 Gb/s. Το MIPI CSI-2 είναι ταχύτερο από το USB 3.0 και διαθέτει αξιόπιστο πρωτόκολλο για τη διαχείριση βίντεο από 1080p έως 8K και άνω. Επιπλέον, λόγω της χαμηλής επιβάρυνσης, το MIPI CSI-2 έχει υψηλότερο καθαρό εύρος ζώνης εικόνας.
Η διεπαφή MIPI CSI-2 χρησιμοποιεί λιγότερους πόρους από την CPU – χάρη στους πολυπύρηνους επεξεργαστές της. Είναι η προεπιλεγμένη διεπαφή κάμερας για το Raspberry Pi και το Jetson Nano. Οι μονάδες κάμερας Raspberry Pi V1 και V2 βασίζονται επίσης σε αυτήν.
Περιορισμοί της διεπαφής MIPI CSI-2
Παρόλο που είναι μια ισχυρή και δημοφιλής διεπαφή, το MIPI CSI συνοδεύεται από μερικούς περιορισμούς. Για παράδειγμα, οι κάμερες MIPI βασίζονται σε επιπλέον προγράμματα οδήγησης για να λειτουργήσουν. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει περιορισμένη υποστήριξη για διαφορετικούς αισθητήρες εικόνας, εκτός εάν οι κατασκευαστές ενσωματωμένων συστημάτων το πιέσουν πραγματικά!
Πλεονεκτήματα του MIPI:
Η διεπαφή MIPI έχει λιγότερες γραμμές σήματος από τη διεπαφή DVP. Επειδή πρόκειται για διαφορικό σήμα χαμηλής τάσης, οι παρεμβολές που δημιουργούνται είναι μικρές και η ικανότητα αντι-παρεμβολής είναι επίσης ισχυρή. 800W και πάνω απ' όλα χρησιμοποιούν διεπαφή MIPI. Η διεπαφή κάμερας smartphone χρησιμοποιεί MIPI.
Πώς λειτουργεί;
Συνήθως, η εξαιρετικά συμπαγής πλακέτα σε ένα σύστημα όρασης υποστηρίζει το MIPI CSI-2 και λειτουργεί με ένα ευρύ φάσμα λύσεων έξυπνων αισθητήρων. Επιπλέον, είναι συμβατή με πολλές διαφορετικές πλακέτες CPU.
Το MIPI CSI-2 υποστηρίζει το φυσικό επίπεδο MIPI D-PHY για επικοινωνία με τον επεξεργαστή εφαρμογών ή το Σύστημα σε Τσιπ (SoC). Μπορεί να υλοποιηθεί σε οποιοδήποτε από τα δύο φυσικά επίπεδα: MIPI C-PHY℠ v2.0 ή MIPI D-PHY℠ v2.5. Επομένως, η απόδοσή του είναι κλιμακωτή σε κάθε λωρίδα.
Σε μια κάμερα MIPI, ο αισθητήρας της κάμερας καταγράφει και μεταδίδει μια εικόνα στον κεντρικό υπολογιστή CSI-2. Όταν η εικόνα μεταδίδεται, τοποθετείται στη μνήμη ως μεμονωμένα καρέ. Κάθε καρέ μεταδίδεται μέσω εικονικών καναλιών. Κάθε κανάλι στη συνέχεια χωρίζεται σε γραμμές – μεταδίδονται μία κάθε φορά. Ως εκ τούτου, επιτρέπει την πλήρη μετάδοση εικόνας από τον ίδιο αισθητήρα εικόνας – αλλά με πολλαπλές ροές pixel.
Το MIPI CSI-2 χρησιμοποιεί πακέτα για επικοινωνία που περιλαμβάνουν μορφή δεδομένων και λειτουργικότητα κώδικα διόρθωσης σφαλμάτων (ECC). Ένα μόνο πακέτο ταξιδεύει μέσω του επιπέδου D-PHY και στη συνέχεια χωρίζεται στον αριθμό των απαιτούμενων λωρίδων δεδομένων. Το D-PHY λειτουργεί σε λειτουργία υψηλής ταχύτητας και μεταδίδει το πακέτο στον δέκτη μέσω του καναλιού.
Στη συνέχεια, ο δέκτης CSI-2 διαθέτει φυσικό επίπεδο D-PHY για την εξαγωγή και την αποκωδικοποίηση του πακέτου. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται καρέ-καρέ από τη συσκευή CSI-2 στον κεντρικό υπολογιστή μέσω μιας αποτελεσματικής και χαμηλού κόστους υλοποίησης.
Διεπαφή USB
ΟΔιεπαφή USBτείνει να χρησιμεύει ως ο συνδετικός κρίκος μεταξύ δύο συστημάτων - της κάμερας και του υπολογιστή. Δεδομένου ότι είναι γνωστό για τις δυνατότητες plug-and-play που προσφέρει, η επιλογή της διεπαφής USB συνεπάγεται ότι μπορείτε να αποχαιρετήσετε τον δαπανηρό και παρατεταμένο χρόνο ανάπτυξης και το κόστος για την ενσωματωμένη διεπαφή όρασης. Το USB 2.0, η παλαιότερη έκδοση, έχει σημαντικούς τεχνικούς περιορισμούς. Καθώς η τεχνολογία αρχίζει να φθίνει, ορισμένα από τα στοιχεία του καθίστανται ασύμβατα. Οι διεπαφές USB 3.0 και USB 3.1 Gen 1 κυκλοφόρησαν για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί της διεπαφής USB 2.0.
Η διεπαφή USB 3.0 (και USB 3.1 Gen 1) συνδυάζει τα θετικά χαρακτηριστικά διαφορετικών διεπαφών. Αυτά περιλαμβάνουν τη συμβατότητα plug-and-play και το χαμηλό φόρτο CPU. Το βιομηχανικό πρότυπο όρασης USB 3.0 αυξάνει επίσης την αξιοπιστία του για κάμερες υψηλής ανάλυσης και υψηλής ταχύτητας.
Απαιτεί ελάχιστο πρόσθετο υλικό και υποστηρίζει χαμηλό εύρος ζώνης – έως και 40 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Έχει μέγιστο εύρος ζώνης 480 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Αυτό είναι 10 φορές πιο γρήγορο από το USB 2.0 και 4 φορές πιο γρήγορο από το GigE! Οι δυνατότητες plug-and-play διασφαλίζουν ότι οι ενσωματωμένες συσκευές όρασης μπορούν να αντικατασταθούν εύκολα – καθιστώντας εύκολη την αντικατάσταση μιας κατεστραμμένης κάμερας.
Περιορισμοί της διεπαφής USB 3.0
Το μεγαλύτερο μειονέκτημα τουUSB 3.0Η διεπαφή είναι ότι δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αισθητήρες υψηλής ανάλυσης σε υψηλή ταχύτητα. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μόνο ένα καλώδιο σε απόσταση έως 5 μέτρων από τον κεντρικό επεξεργαστή. Ενώ διατίθενται μεγαλύτερα καλώδια, όλα είναι εξοπλισμένα με "ενισχυτές". Το πόσο καλά λειτουργούν αυτά τα καλώδια με βιομηχανικές κάμερες πρέπει να ελέγχεται για κάθε μεμονωμένη περίπτωση.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Μαρτίου 2023
