MIPI-kamera vs. USB-kamera
Viime vuosina sulautettu konenäkö on kehittynyt muotisanasta laajalti käyttöönotetuksi teknologiaksi, jota käytetään teollisuuden, lääketieteen, vähittäiskaupan, viihteen ja maatalouden aloilla. Kehityksensä jokaisessa vaiheessa sulautettu konenäkö on varmistanut merkittävän kasvun saatavilla olevien kameraliitäntöjen määrässä. Teknologisesta kehityksestä huolimatta MIPI- ja USB-liitännät ovat kuitenkin pysyneet kahtena suosituimpana tyyppinä useimmissa sulautetun koneenkäytön sovelluksissa.
MIPI-liitäntä
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) on MIPI Alliancen aloittama avoin standardi ja spesifikaatio mobiilisovellusprosessoreille.MIPI-kameramoduulitniitä löytyy yleisesti matkapuhelimista ja tableteista, ja ne tukevat yli 5 miljoonan pikselin teräväpiirtoresoluutioita. MIPI jaetaan MIPI DSI:hin ja MIPI CSI:hin, jotka vastaavat videonäyttö- ja videotulostandardeja. Tällä hetkellä MIPI-kameramoduuleja käytetään laajalti muissa sulautetuissa tuotteissa, kuten älypuhelimissa, ajotallentimissa, lainvalvontakameroissa, teräväpiirtomikrokameroissa ja verkkovalvontakameroissa.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ®) määrittelee nopean sarjaliitännän isäntäprosessorin ja näyttömoduulin välille. Liitännän avulla valmistajat voivat integroida näyttöjä korkean suorituskyvyn, alhaisen virrankulutuksen ja vähäisten sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) saavuttamiseksi samalla vähentäen nastojen määrää ja säilyttäen yhteensopivuuden eri toimittajien välillä. Suunnittelijat voivat käyttää MIPI DSI:tä tarjotakseen loistavan värintoiston vaativimpiinkin kuva- ja videoskenaarioihin ja tukeakseen stereoskooppisen sisällön siirtoa.
MIPI on nykymarkkinoilla yleisimmin käytetty rajapinta point-to-point-kuvan ja videon siirtoon kameroiden ja isäntälaitteiden välillä. Tämä voidaan selittää MIPI:n helppokäyttöisyydellä ja kyvyllä tukea laajaa valikoimaa tehokkaita sovelluksia. Se on myös varustettu tehokkailla ominaisuuksilla, kuten 1080p-, 4K-, 8K- ja sitä paremmilla videoilla sekä korkearesoluutioisella kuvantamisella.
MIPI-liitäntä on ihanteellinen valinta sovelluksiin, kuten päähän kiinnitettäviin virtuaalitodellisuuslaitteisiin, älykkäisiin liikennesovelluksiin, eleentunnistusjärjestelmiin, droneihin, kasvojentunnistukseen, turvallisuuteen, valvontajärjestelmiin jne.
MIPI CSI-2 -liitäntä
MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) -standardi on tehokas, kustannustehokas ja helppokäyttöinen liitäntä. MIPI CSI-2 tarjoaa enintään 10 Gb/s kaistanleveyden neljällä kuvadatakaistalla – jokainen kaista pystyy siirtämään dataa jopa 2,5 Gb/s nopeudella. MIPI CSI-2 on nopeampi kuin USB 3.0 ja siinä on luotettava protokolla 1080p:stä 8K:hon ja sitä korkeampaan videokuvaan. Lisäksi alhaisen lisäkuormansa ansiosta MIPI CSI-2:lla on suurempi nettokuvan kaistanleveys.
MIPI CSI-2 -liitäntä kuluttaa vähemmän suorittimen resursseja – moniydinprosessoriensa ansiosta. Se on Raspberry Pi:n ja Jetson Nanon oletusarvoinen kameraliitäntä. Myös Raspberry Pi -kameramoduulit V1 ja V2 perustuvat siihen.
MIPI CSI-2 -liitännän rajoitukset
Vaikka MIPI CSI on tehokas ja suosittu käyttöliittymä, sillä on muutamia rajoituksia. Esimerkiksi MIPI-kamerat tarvitsevat toimiakseen ylimääräisiä ajureita. Tämä tarkoittaa, että eri kuvasensoreille on rajoitettu tuki, elleivät sulautettujen järjestelmien valmistajat todella vaadi sitä!
MIPI:n edut:
MIPI-liitännässä on vähemmän signaalilinjoja kuin DVP-liitännässä. Koska kyseessä on matalajännitteinen differentiaalisignaali, syntyvät häiriöt ovat pieniä ja häiriönestokyky on myös vahva. 800 W ja sitä suurempi teho käyttävät MIPI-liitäntää. Älypuhelimen kameraliitäntä käyttää MIPI:tä.
Miten se toimii?
Yleensä konenäköjärjestelmän erittäin kompakti kortti tukee MIPI CSI-2:ta ja toimii lukuisten älykkäiden anturiratkaisujen kanssa. Lisäksi se on yhteensopiva monien eri CPU-korttien kanssa.
MIPI CSI-2 tukee MIPI D-PHY -fyysistä kerrosta kommunikoimaan sovellusprosessorin tai System on a Chip (SoC) kanssa. Se voidaan toteuttaa jommallakummalla kahdesta fyysisestä kerroksesta: MIPI C-PHY℠ v2.0 tai MIPI D-PHY℠ v2.5. Siksi sen suorituskyky on kaistan mukaan skaalautuva.
MIPI-kamerassa kameran anturi tallentaa kuvan ja lähettää sen CSI-2-isännälle. Kun kuva lähetetään, se tallennetaan muistiin yksittäisinä kuvina. Jokainen ruutu lähetetään virtuaalikanavien kautta. Jokainen kanava jaetaan sitten juoviin – lähetetään yksi kerrallaan. Näin ollen se mahdollistaa täydellisen kuvan siirron samasta kuva-anturista – mutta useilla pikselivirroilla.
MIPI CSI-2 käyttää tiedonsiirtoon paketteja, jotka sisältävät datamuodon ja virheenkorjauskoodin (ECC) toiminnallisuuden. Yksi paketti kulkee D-PHY-kerroksen läpi ja jakautuu sitten tarvittaviin datakaistoihin. D-PHY toimii suurnopeustilassa ja lähettää paketin vastaanottimelle kanavan kautta.
Sitten CSI-2-vastaanotin varustetaan D-PHY-fyysisellä kerroksella paketin poimimiseksi ja dekoodaamiseksi. Prosessi toistetaan kehys kehykseltä CSI-2-laitteelta isäntäkoneelle tehokkaan ja edullisen toteutuksen avulla.
USB-liitäntä
TheUSB-liitäntätoimii yleensä kahden järjestelmän – kameran ja tietokoneen – välisenä liitoksena. Koska se tunnetaan plug-and-play-ominaisuuksistaan, USB-liitännän valitseminen tarkoittaa, että voit sanoa hyvästit kalliille, pitkille kehitysajoille ja -kustannuksille sulautetun konenäköliitännän osalta. Vanhemmalla versiolla, USB 2.0:lla, on merkittäviä teknisiä rajoituksia. Teknologian hiipuessa useat sen komponentit muuttuvat yhteensopimattomiksi. USB 3.0- ja USB 3.1 Gen 1 -liitännät lanseerattiin USB 2.0 -liitännän rajoitusten voittamiseksi.
USB 3.0 (ja USB 3.1 Gen 1) -liitäntä yhdistää eri liitäntöjen positiiviset ominaisuudet. Näitä ovat plug-and-play-yhteensopivuus ja alhainen suorittimen kuormitus. USB 3.0:n teollisuusstandardi parantaa myös sen luotettavuutta korkean resoluution ja nopean kameran kanssa.
Se vaatii vain vähän lisälaitteistoa ja tukee alhaista kaistanleveyttä – jopa 40 megatavua sekunnissa. Sen enimmäiskaistanleveys on 480 megatavua sekunnissa. Tämä on 10 kertaa nopeampaa kuin USB 2.0 ja 4 kertaa nopeampaa kuin GigE! Sen plug-and-play-ominaisuudet varmistavat, että sulautetut konenäkölaitteet voidaan vaihtaa helposti – mikä helpottaa vaurioituneen kameran vaihtamista.
USB 3.0 -liitännän rajoitukset
Suurin haittapuoliUSB 3.0rajapinnan ongelmana on, että korkean resoluution antureita ei voi käyttää suurella nopeudella. Toinen haittapuoli on, että kaapelia voi käyttää vain enintään 5 metrin etäisyydellä isäntäprosessorista. Vaikka pidempiä kaapeleita on saatavilla, ne kaikki on varustettu "vahvistimilla". Näiden kaapelien toimivuus yhdessä teollisuuskameroiden kanssa on tarkistettava jokaisessa yksittäistapauksessa.
Julkaisun aika: 22.3.2023
