MIPI kamera vs. USB kamera
Az elmúlt néhány évben a beágyazott látás a divatos szóból széles körben elterjedt technológiává fejlődött, amelyet az ipari, orvosi, kiskereskedelmi, szórakoztatóipari és mezőgazdasági szektorokban használnak. A beágyazott látás fejlődésének minden egyes szakaszával jelentősen megnőtt a választható kamerainterfészek száma. A technológiai fejlődés ellenére azonban a MIPI és az USB interfészek maradtak a két legnépszerűbb típus a beágyazott látási alkalmazások többségében.
MIPI interfész
A MIPI (Mobile Industry Processor Interface) egy nyílt szabvány és specifikáció, amelyet a MIPI Alliance kezdeményezett mobilalkalmazás-processzorok számára.MIPI kameramodulokáltalában mobiltelefonokban és táblagépekben találhatók, és több mint 5 millió pixeles nagyfelbontást támogatnak. A MIPI MIPI DSI-re és MIPI CSI-re oszlik, amelyek a videomegjelenítési és videobemeneti szabványoknak felelnek meg. Jelenleg a MIPI kameramodulokat széles körben használják más beágyazott termékekben, például okostelefonokban, vezetésrögzítőkben, bűnüldözési kamerákban, nagyfelbontású mikrokamerákban és hálózati megfigyelő kamerákban.
A MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ®) egy nagysebességű soros interfészt definiál egy gazdagép és egy kijelzőmodul között. Az interfész lehetővé teszi a gyártók számára, hogy nagy teljesítményű, alacsony energiafogyasztású és alacsony elektromágneses interferenciájú (EMI) kijelzőket integráljanak, miközben csökkentik a csatlakozótűk számát és fenntartják a kompatibilitást a különböző beszállítók között. A tervezők a MIPI DSI segítségével ragyogó színvisszaadást biztosíthatnak a legigényesebb kép- és videóforgatókönyvekhez, és támogathatják a sztereoszkopikus tartalom továbbítását.
A MIPI a mai piacon a leggyakrabban használt interfész a kamerák és a gazdagépek közötti pont-pont kép- és videoátvitelhez. Ez a MIPI egyszerű használatának és a nagy teljesítményű alkalmazások széles skálájának támogatására való képességének tudható be. Emellett olyan nagy teljesítményű funkciókkal is rendelkezik, mint az 1080p, 4K, 8K és azon túli videó- és nagy felbontású képalkotás.
A MIPI interfész ideális választás olyan alkalmazásokhoz, mint a fejre helyezhető virtuális valóság eszközök, intelligens közlekedési alkalmazások, gesztusfelismerő rendszerek, drónok, arcfelismerés, biztonság, megfigyelő rendszerek stb.
MIPI CSI-2 interfész
A MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) szabvány egy nagy teljesítményű, költséghatékony és egyszerűen használható interfész. A MIPI CSI-2 maximálisan 10 Gb/s sávszélességet kínál négy képadat-sávval – mindegyik sáv akár 2,5 Gb/s adatátvitelre is képes. A MIPI CSI-2 gyorsabb, mint az USB 3.0, és megbízható protokollal rendelkezik a 1080p-től 8K-ig és afelett lévő videók kezeléséhez. Ezenkívül az alacsony terhelésnek köszönhetően a MIPI CSI-2 nagyobb nettó képátviteli sávszélességgel rendelkezik.
A MIPI CSI-2 interfész kevesebb CPU-erőforrást használ – a többmagos processzoroknak köszönhetően. Ez az alapértelmezett kamerainterfész a Raspberry Pi és a Jetson Nano számára. A Raspberry Pi V1 és V2 kameramodul is erre épül.
A MIPI CSI-2 interfész korlátai
Bár egy hatékony és népszerű interfészről van szó, a MIPI CSI-nek vannak korlátai. Például a MIPI kamerák működéséhez extra illesztőprogramokra van szükség. Ez azt jelenti, hogy a különböző képérzékelők támogatása korlátozott, kivéve, ha a beágyazott rendszergyártók valóban erőltetik!
A MIPI előnyei:
A MIPI interfész kevesebb jelvezetékkel rendelkezik, mint a DVP interfész. Mivel alacsony feszültségű differenciáljelről van szó, a keletkező interferencia kicsi, és az interferencia-szűrő képesség is erős. 800 W és afeletti teljesítmény MIPI interfészt használ. Az okostelefon kamera interfésze MIPI-t használ.
Hogyan működik?
A képfeldolgozó rendszerekben található ultrakompakt panel jellemzően támogatja a MIPI CSI-2 szabványt, és számos intelligens érzékelőmegoldással működik. Ezenkívül számos különböző CPU-panellel kompatibilis.
A MIPI CSI-2 támogatja a MIPI D-PHY fizikai réteget az alkalmazásprocesszorral vagy a chipen lévő rendszerrel (SoC) való kommunikációhoz. A két fizikai réteg bármelyikén megvalósítható: MIPI C-PHY℠ v2.0 vagy MIPI D-PHY℠ v2.5. Ezért a teljesítménye sávonként skálázható.
Egy MIPI kamerában a kameraérzékelő rögzíti és továbbítja a képet a CSI-2 gazdagépnek. Amikor a kép továbbításra kerül, az különálló képkockákként kerül a memóriába. Minden képkocka virtuális csatornákon keresztül kerül átvitelre. Ezután minden csatorna sorokra van osztva – egyszerre egyenként továbbítva. Így lehetővé válik a teljes képátvitel ugyanarról a képérzékelőről – de több pixelfolyammal.
A MIPI CSI-2 olyan csomagokat használ a kommunikációhoz, amelyek tartalmazzák az adatformátumot és a hibajavító kód (ECC) funkciókat. Egyetlen csomag halad át a D-PHY rétegen, majd a szükséges számú adatsávra oszlik. A D-PHY nagysebességű módban működik, és a csatornán keresztül továbbítja a csomagot a vevőhöz.
Ezután a CSI-2 vevő D-PHY fizikai réteggel van ellátva a csomag kinyeréséhez és dekódolásához. A folyamat képkockáról képkockára ismétlődik a CSI-2 eszköztől a gazdagépig egy hatékony és alacsony költségű megvalósítás révén.
USB interfész
AUSB interfészáltalában két rendszer – a kamera és a PC – közötti csatlakozási pontként szolgál. Mivel közismert a plug-and-play képességeiről, az USB interfész választása azt jelenti, hogy búcsút inthet a beágyazott képfeldolgozó interfész költséges, elhúzódó fejlesztési időinek és költségeinek. Az USB 2.0, a régebbi verzió, jelentős technikai korlátokkal rendelkezik. Ahogy a technológia hanyatlik, számos összetevője inkompatibilissé válik. Az USB 3.0 és az USB 3.1 Gen 1 interfészeket az USB 2.0 interfész korlátainak leküzdésére mutatták be.
Az USB 3.0 (és az USB 3.1 Gen 1) interfész egyesíti a különböző interfészek pozitív tulajdonságait. Ezek közé tartozik a plug-and-play kompatibilitás és az alacsony CPU-terhelés. Az USB 3.0 ipari szabványa a képfeldolgozásban is növeli a megbízhatóságát a nagy felbontású és nagy sebességű kamerák esetében.
Minimális kiegészítő hardvert igényel, és alacsony sávszélességet támogat – akár 40 megabájt/másodpercet. Maximális sávszélessége 480 megabájt/másodperc. Ez tízszer gyorsabb, mint az USB 2.0, és négyszer gyorsabb, mint a GigE! A plug-and-play képességeknek köszönhetően a beágyazott kamerák egyszerűen cserélhetők – így egy sérült kamera is könnyen pótolható.
Az USB 3.0 interfész korlátai
A legnagyobb hátránya aUSB 3.0Az interfész hátránya, hogy nem lehet nagy felbontású érzékelőket nagy sebességgel futtatni. További hátrány, hogy a kábelt csak a gazdagéptől legfeljebb 5 méter távolságig lehet használni. Bár hosszabb kábelek is kaphatók, mindegyik „erősítővel” van felszerelve. Azt, hogy ezek a kábelek mennyire működnek együtt az ipari kamerákkal, minden esetben egyedileg kell ellenőrizni.
Közzététel ideje: 2023. márc. 22.
