La scelta dell'interfaccia più adatta dipende da molti fattori. MIPI e USB rimangono due delle interfacce per fotocamere più diffuse. Scopri in dettaglio il mondo delle interfacce MIPI e USB e confronta le loro caratteristiche una per una.
Negli ultimi anni, la visione integrata si è evoluta da semplice termine di tendenza a tecnologia ampiamente adottata e utilizzata nei settori industriale, medico, della vendita al dettaglio, dell'intrattenimento e dell'agricoltura. Ad ogni fase della sua evoluzione, la visione integrata ha garantito una crescita significativa nel numero di interfacce per telecamere disponibili. Tuttavia, nonostante i progressi tecnologici, le interfacce MIPI e USB sono rimaste le due tipologie più diffuse per la maggior parte delle applicazioni di visione integrata.
La scelta dell'interfaccia più adatta dipende da molti fattori, come i requisiti di frame rate/larghezza di banda, la risoluzione, l'affidabilità del trasferimento dati, la lunghezza del cavo, la complessità e, naturalmente, il costo complessivo. In questo articolo, esamineremo entrambe le interfacce in dettaglio per comprenderne meglio le capacità e i limiti.
Modulo fotocamera 720P
Un'analisi più approfondita delle interfacce MIPI e USB
Una fotocamera MIPI non è altro che unamodulo fotocamerao un sistema che utilizza un'interfaccia MIPI per trasferire le immagini dalla fotocamera alla piattaforma host. Al contrario, una fotocamera USB utilizza un'interfaccia USB per il trasferimento dei dati. Ora, analizziamo i diversi tipi di interfacce MIPI e USB e i loro utilizzi.
Interfaccia MIPI
MIPI è l'interfaccia più diffusa sul mercato odierno per la trasmissione punto-punto di immagini e video tra telecamere e dispositivi host. Ciò è dovuto alla sua facilità d'uso e alla capacità di supportare un'ampia gamma di applicazioni ad alte prestazioni. Offre inoltre potenti funzionalità come video a 1080p, 4K, 8K e risoluzioni superiori, oltre a immagini ad alta risoluzione.
L'interfaccia MIPI è la scelta ideale per applicazioni come visori per realtà virtuale, applicazioni per la gestione intelligente del traffico, sistemi di riconoscimento dei gesti, droni, riconoscimento facciale, sicurezza, sistemi di sorveglianza, ecc.
Interfaccia MIPI CSI-2
Lo standard MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) è un'interfaccia performante, economica e semplice da usare. MIPI CSI-2 offre una larghezza di banda massima di 10 Gb/s con quattro corsie per i dati immagine, ciascuna in grado di trasferire dati fino a 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 è più veloce di USB 3.0 e dispone di un protocollo affidabile per la gestione di video da 1080p a 8K e oltre. Inoltre, grazie al suo basso overhead, MIPI CSI-2 offre una maggiore larghezza di banda netta per le immagini.
L'interfaccia MIPI CSI-2 utilizza meno risorse della CPU, grazie ai suoi processori multi-core. È l'interfaccia predefinita per le fotocamere di Raspberry Pi e Jetson Nano. Anche i moduli fotocamera V1 e V2 per Raspberry Pi si basano su di essa.
Modulo fotocamera USB da 5 MP
Limitazioni dell'interfaccia MIPI CSI-2
Sebbene sia un'interfaccia potente e diffusa, MIPI CSI presenta alcune limitazioni. Ad esempio, le telecamere MIPI richiedono driver aggiuntivi per funzionare. Ciò significa che il supporto per diversi sensori di immagine è limitato, a meno che i produttori di sistemi embedded non lo richiedano espressamente!
Interfaccia USB
L'interfaccia USB funge generalmente da punto di giunzione tra due sistemi: la fotocamera e il PC. Grazie alla sua nota funzionalità plug-and-play, la scelta dell'interfaccia USB consente di evitare lunghi e costosi processi di sviluppo per l'interfaccia di visione integrata. La versione precedente, USB 2.0, presenta significative limitazioni tecniche. Con il progressivo indebolimento della tecnologia, alcuni dei suoi componenti sono diventati incompatibili. Le interfacce USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1 sono state introdotte per superare i limiti dell'interfaccia USB 2.0.
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Interfaccia USB 3.0
L'interfaccia USB 3.0 (e USB 3.1 Gen 1) combina i vantaggi di diverse interfacce, tra cui la compatibilità plug-and-play e il basso carico sulla CPU. Lo standard industriale per la visione artificiale USB 3.0 ne aumenta inoltre l'affidabilità per telecamere ad alta risoluzione e ad alta velocità.
Richiede un hardware aggiuntivo minimo e supporta una larghezza di banda ridotta, fino a 40 megabyte al secondo. La larghezza di banda massima raggiunge i 480 megabyte al secondo. È 10 volte più veloce di USB 2.0 e 4 volte più veloce di GigE! La sua funzionalità plug-and-play garantisce la facile sostituzione dei dispositivi di visione integrati, semplificando la sostituzione di una telecamera danneggiata.
Limitazioni dell'interfaccia USB 3.0
Il principale svantaggio dell'interfaccia USB 3.0 è l'impossibilità di utilizzare sensori ad alta risoluzione ad alta velocità. Un altro limite è rappresentato dalla distanza massima del cavo dal processore host, che può raggiungere i 5 metri. Sebbene siano disponibili cavi più lunghi, questi sono tutti dotati di "amplificatori". La compatibilità di questi cavi con le telecamere industriali deve essere verificata caso per caso.
Telecamera MIPI vs Telecamera USB: un confronto caratteristica per caratteristica
| Caratteristiche | USB 3.0 | MIPI CSI-2 |
| Disponibilità su SoC | Su SoC di fascia alta | Molte (in genere 6 corsie disponibili) |
| Larghezza di banda | 400 MB/s | 320 MB/s/corsia 1280 MB/s (con 4 corsie)* |
| Lunghezza del cavo | < 5 metri | <30 cm |
| Requisiti di spazio | Alto | Basso |
| Pronto all'uso | Supportato | Non supportato |
| Costi di sviluppo | Basso | Da medio ad alto |
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Data di pubblicazione: 20 novembre 2022
