Cámara MIPI vs. cámara USB
En los últimos años, la visión embebida ha pasado de ser una palabra de moda a una tecnología ampliamente adoptada en los sectores industrial, médico, minorista, de entretenimiento y agrícola. Con cada fase de su evolución, la visión embebida ha propiciado un crecimiento significativo en el número de interfaces de cámara disponibles. Sin embargo, a pesar de los avances tecnológicos, las interfaces MIPI y USB siguen siendo las dos más populares para la mayoría de las aplicaciones de visión embebida.
Interfaz MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) es un estándar abierto y una especificación iniciada por la Alianza MIPI para procesadores de aplicaciones móviles.Módulos de cámara MIPISe encuentran comúnmente en teléfonos móviles y tabletas, y admiten resoluciones de alta definición de más de 5 millones de píxeles. MIPI se divide en MIPI DSI y MIPI CSI, que corresponden a los estándares de visualización y entrada de vídeo, respectivamente. Actualmente, los módulos de cámara MIPI se utilizan ampliamente en otros productos integrados, como teléfonos inteligentes, grabadoras de conducción, cámaras para fuerzas del orden, microcámaras de alta definición y cámaras de videovigilancia en red.
La interfaz serie de pantalla MIPI (MIPI DSI®) define una interfaz serie de alta velocidad entre un procesador host y un módulo de pantalla. Esta interfaz permite a los fabricantes integrar pantallas de alto rendimiento, bajo consumo energético y baja interferencia electromagnética (EMI), a la vez que reduce el número de pines y mantiene la compatibilidad entre diferentes proveedores. Los diseñadores pueden utilizar MIPI DSI para ofrecer una reproducción cromática excepcional en los escenarios de imagen y vídeo más exigentes, además de admitir la transmisión de contenido estereoscópico.
MIPI es la interfaz más utilizada actualmente para la transmisión de imágenes y vídeo punto a punto entre cámaras y dispositivos host. Esto se debe a su facilidad de uso y a su capacidad para admitir una amplia gama de aplicaciones de alto rendimiento. Además, cuenta con potentes funciones como vídeo en 1080p, 4K, 8K y resoluciones superiores, así como imágenes de alta resolución.
La interfaz MIPI es una opción ideal para aplicaciones como dispositivos de realidad virtual montados en la cabeza, aplicaciones de tráfico inteligente, sistemas de reconocimiento de gestos, drones, reconocimiento facial, seguridad, sistemas de vigilancia, etc.
Interfaz MIPI CSI-2
El estándar MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) es una interfaz de alto rendimiento, rentable y fácil de usar. MIPI CSI-2 ofrece un ancho de banda máximo de 10 Gb/s con cuatro canales de datos de imagen, cada uno capaz de transferir datos a una velocidad de hasta 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 es más rápido que USB 3.0 y cuenta con un protocolo fiable para gestionar vídeo desde 1080p hasta 8K y resoluciones superiores. Además, gracias a su baja sobrecarga, MIPI CSI-2 ofrece un mayor ancho de banda de imagen neto.
La interfaz MIPI CSI-2 utiliza menos recursos de la CPU gracias a sus procesadores multinúcleo. Es la interfaz de cámara predeterminada para Raspberry Pi y Jetson Nano. Los módulos de cámara Raspberry Pi V1 y V2 también se basan en ella.
Limitaciones de la interfaz MIPI CSI-2
Aunque se trata de una interfaz potente y popular, MIPI CSI presenta algunas limitaciones. Por ejemplo, las cámaras MIPI requieren controladores adicionales para funcionar. Esto significa que la compatibilidad con diferentes sensores de imagen es limitada, a menos que los fabricantes de sistemas embebidos la impulsen activamente.
Ventajas de MIPI:
La interfaz MIPI tiene menos líneas de señal que la interfaz DVP. Al ser una señal diferencial de bajo voltaje, la interferencia generada es mínima y su capacidad antiinterferencias es alta. Todos los dispositivos de 800 W o más utilizan la interfaz MIPI. La interfaz de la cámara del smartphone también utiliza MIPI.
¿Cómo funciona?
Por lo general, la placa ultracompacta de un sistema de visión es compatible con MIPI CSI-2 y funciona con una amplia gama de soluciones de sensores inteligentes. Además, es compatible con diversas placas de CPU.
MIPI CSI-2 admite la capa física MIPI D-PHY para comunicarse con el procesador de aplicaciones o el sistema en un chip (SoC). Puede implementarse en cualquiera de las dos capas físicas: MIPI C-PHY℠ v2.0 o MIPI D-PHY℠ v2.5. Por lo tanto, su rendimiento es escalable por carril.
En una cámara MIPI, el sensor captura y transmite una imagen al host CSI-2. Al transmitirse, la imagen se almacena en la memoria como fotogramas individuales. Cada fotograma se transmite a través de canales virtuales. Cada canal se divide en líneas, que se transmiten de una en una. De esta forma, se permite la transmisión completa de la imagen desde el mismo sensor, pero con múltiples flujos de píxeles.
MIPI CSI-2 utiliza paquetes para la comunicación, los cuales incluyen formato de datos y funcionalidad de código de corrección de errores (ECC). Un único paquete viaja a través de la capa D-PHY y luego se divide en la cantidad de canales de datos necesarios. D-PHY opera en modo de alta velocidad y transmite el paquete al receptor a través del canal.
Posteriormente, el receptor CSI-2 cuenta con la capa física D-PHY para extraer y decodificar el paquete. Este proceso se repite trama a trama desde el dispositivo CSI-2 hasta el host mediante una implementación eficiente y de bajo costo.
Interfaz USB
ElInterfaz USBSuele servir como nexo entre dos sistemas: la cámara y el PC. Gracias a su funcionalidad plug-and-play, elegir la interfaz USB permite prescindir de los costosos y prolongados tiempos de desarrollo para la interfaz de visión embebida. La versión anterior, USB 2.0, presenta importantes limitaciones técnicas. Conforme la tecnología se vuelve obsoleta, varios de sus componentes se vuelven incompatibles. Las interfaces USB 3.0 y USB 3.1 Gen 1 se lanzaron para superar las limitaciones de la interfaz USB 2.0.
La interfaz USB 3.0 (y USB 3.1 Gen 1) combina las ventajas de diferentes interfaces. Entre ellas se incluyen la compatibilidad plug-and-play y una baja carga de CPU. El estándar industrial de visión artificial USB 3.0 también aumenta su fiabilidad para cámaras de alta resolución y alta velocidad.
Requiere un mínimo de hardware adicional y admite un ancho de banda bajo, de hasta 40 megabytes por segundo. Su ancho de banda máximo es de 480 megabytes por segundo, 10 veces más rápido que USB 2.0 y 4 veces más rápido que GigE. Su funcionalidad plug-and-play permite intercambiar fácilmente los dispositivos de visión embebida, facilitando la sustitución de una cámara dañada.
Limitaciones de la interfaz USB 3.0
La mayor desventaja de laUSB 3.0La interfaz presenta la limitación de que no se pueden utilizar sensores de alta resolución a alta velocidad. Otro inconveniente es que solo se puede usar un cable a una distancia máxima de 5 metros del procesador principal. Si bien existen cables más largos, todos incorporan amplificadores. Es necesario comprobar la compatibilidad de estos cables con las cámaras industriales en cada caso particular.
Fecha de publicación: 22 de marzo de 2023
