Le choix de l'interface la plus adaptée dépend de nombreux facteurs. MIPI et USB restent deux des interfaces pour appareils photo les plus populaires. Explorez en détail l'univers des interfaces MIPI et USB et découvrez une comparaison détaillée de leurs fonctionnalités.
Ces dernières années, la vision embarquée est passée du statut de concept à celui de technologie largement adoptée dans les secteurs industriel, médical, commercial, du divertissement et agricole. À chaque étape de son évolution, le nombre d'interfaces de caméras disponibles a considérablement augmenté. Cependant, malgré ces avancées technologiques, les interfaces MIPI et USB restent les deux plus populaires pour la majorité des applications de vision embarquée.
Le choix de l'interface la plus adaptée dépend de nombreux facteurs tels que les exigences en matière de fréquence d'images et de bande passante, la résolution, la fiabilité du transfert de données, la longueur du câble, la complexité et, bien sûr, le coût global. Dans cet article, nous examinons en détail les deux interfaces afin de mieux comprendre leurs capacités et leurs limitations.
Module caméra 720p
Un examen plus approfondi des interfaces MIPI et USB
Une caméra MIPI n'est rien d'autre qu'unemodule caméraUn système utilisant une interface MIPI transfère les images de la caméra vers la plateforme hôte. À l'inverse, une caméra USB utilise une interface USB pour le transfert de données. Examinons maintenant les différents types d'interfaces MIPI et USB et leurs domaines d'application.
Interface MIPI
MIPI est l'interface la plus répandue sur le marché actuel pour la transmission point à point d'images et de vidéos entre les caméras et les périphériques hôtes. Sa popularité s'explique par sa simplicité d'utilisation et sa capacité à prendre en charge une large gamme d'applications hautes performances. Elle offre également des fonctionnalités avancées telles que la vidéo 1080p, 4K, 8K et au-delà, ainsi que l'imagerie haute résolution.
L'interface MIPI est un choix idéal pour des applications telles que les casques de réalité virtuelle, les applications de gestion intelligente du trafic, les systèmes de reconnaissance gestuelle, les drones, la reconnaissance faciale, la sécurité, les systèmes de surveillance, etc.
Interface MIPI CSI-2
L'interface MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) est une interface performante, économique et simple d'utilisation. Elle offre une bande passante maximale de 10 Gbit/s avec quatre voies de données d'image, chacune capable de transférer des données jusqu'à 2,5 Gbit/s. Plus rapide que l'USB 3.0, MIPI CSI-2 dispose d'un protocole fiable pour la gestion de la vidéo de 1080p à 8K et au-delà. De plus, grâce à sa faible surcharge, MIPI CSI-2 offre une bande passante d'image nette supérieure.
L'interface MIPI CSI-2 sollicite moins le processeur grâce à ses cœurs multiples. C'est l'interface caméra par défaut pour Raspberry Pi et Jetson Nano. Les modules caméra Raspberry Pi V1 et V2 sont également basés sur cette interface.
Module caméra USB 5MP
Limitations de l'interface MIPI CSI-2
Bien que MIPI CSI soit une interface puissante et répandue, elle présente certaines limitations. Par exemple, les caméras MIPI nécessitent des pilotes supplémentaires pour fonctionner. De ce fait, la prise en charge des différents capteurs d'image est limitée, à moins que les fabricants de systèmes embarqués ne la mettent fortement en avant.
Interface USB
L'interface USB sert généralement de point de jonction entre deux systèmes : la caméra et le PC. Grâce à sa simplicité d'utilisation (plug-and-play), choisir l'interface USB permet de s'affranchir des longs et coûteux développements d'interfaces de vision embarquées. L'USB 2.0, l'ancienne version, présente des limitations techniques importantes. Avec le déclin de cette technologie, certains de ses composants deviennent incompatibles. Les interfaces USB 3.0 et USB 3.1 Gen 1 ont été lancées pour pallier les limitations de l'interface USB 2.0.
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Interface USB 3.0
L'interface USB 3.0 (et USB 3.1 Gen 1) combine les avantages de différentes interfaces, notamment la compatibilité plug-and-play et une faible charge du processeur. La norme industrielle d'imagerie USB 3.0 renforce également sa fiabilité pour les caméras haute résolution et haute vitesse.
Elle nécessite un minimum de matériel supplémentaire et prend en charge une faible bande passante (jusqu'à 40 mégaoctets par seconde). Sa bande passante maximale atteint 480 mégaoctets par seconde, soit 10 fois plus rapide que l'USB 2.0 et 4 fois plus rapide que le Gigabit Ethernet ! Grâce à sa fonction plug-and-play, les dispositifs de vision embarqués peuvent être facilement remplacés, notamment une caméra endommagée.
Limitations de l'interface USB 3.0
Le principal inconvénient de l'interface USB 3.0 est l'impossibilité d'utiliser des capteurs haute résolution à haute vitesse. Autre limitation : la portée du câble est limitée à 5 mètres du processeur hôte. Bien que des câbles plus longs existent, ils sont tous équipés d'amplificateurs. Leur compatibilité avec les caméras industrielles doit être vérifiée au cas par cas.
Comparaison détaillée des fonctionnalités des caméras MIPI et USB
| Caractéristiques | USB 3.0 | MIPI CSI-2 |
| Disponibilité sur SoC | Sur les SoC haut de gamme | Nombreuses (généralement 6 voies disponibles) |
| Bande passante | 400 Mo/s | 320 Mo/s/voie 1280 Mo/s (avec 4 voies)* |
| Longueur du câble | < 5 mètres | <30 cm |
| Besoins en espace | Haut | Faible |
| Prêt à l'emploi | Soutenu | Non pris en charge |
| Coûts de développement | Faible | Moyen à élevé |
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Date de publication : 20 novembre 2022
