מצלמת MIPI לעומת מצלמת USB

מצלמת MIPI לעומת מצלמת USB

במהלך השנים האחרונות, טכנולוגיית ראייה משובצת התפתחה ממילת באזז לטכנולוגיה נפוצה הנמצאת בשימוש נרחב במגזרי התעשייה, הרפואה, הקמעונאות, הבידור והחקלאות. עם כל שלב באבולוציה שלה, טכנולוגיית ראייה משובצת הבטיחה צמיחה משמעותית במספר ממשקי המצלמה הזמינים לבחירה. עם זאת, למרות ההתקדמות הטכנולוגית, ממשקי MIPI ו-USB נותרו שני הסוגים הפופולריים ביותר עבור רוב יישומי הראייה המשובצת.

 

ממשק MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) הוא תקן פתוח ומפרט שיזם ברית MIPI עבור מעבדי יישומים ניידים.מודולי מצלמת MIPIנמצאים בדרך כלל בטלפונים ניידים וטאבלטים, ותומכים ברזולוציות ברזולוציה גבוהה של יותר מ-5 מיליון פיקסלים. MIPI מחולק ל-MIPI DSI ו-MIPI CSI, התואמים לתקני תצוגת וידאו וקלט וידאו, בהתאמה. כיום, מודולי מצלמה של MIPI נמצאים בשימוש נרחב במוצרים משובצים אחרים, כגון טלפונים חכמים, מקליטי נהיגה, מצלמות אכיפת חוק, מצלמות מיקרו ברזולוציה גבוהה ומצלמות מעקב רשת.

ממשק טורי לתצוגה MIPI (MIPI DSI ®) מגדיר ממשק טורי במהירות גבוהה בין מעבד מארח למודול תצוגה. הממשק מאפשר ליצרנים לשלב צגים לקבלת ביצועים גבוהים, צריכת חשמל נמוכה והפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) נמוכות, תוך הפחתת מספר הפינים ושמירה על תאימות בין ספקים שונים. מעצבים יכולים להשתמש ב-MIPI DSI כדי לספק עיבוד צבעים מבריק עבור תרחישי התמונה והווידאו התובעניים ביותר ולתמוך בהעברת תוכן סטריאוסקופי.

 

MIPI הוא הממשק הנפוץ ביותר בשוק כיום להעברת תמונה ווידאו מנקודה לנקודה בין מצלמות למכשירים מארחים. ניתן לייחס זאת לקלות השימוש של MIPI וליכולתו לתמוך במגוון רחב של יישומים בעלי ביצועים גבוהים. הוא מגיע גם מצויד בתכונות עוצמתיות כגון וידאו 1080p, 4K, 8K ומעלה והדמיה ברזולוציה גבוהה.

 

ממשק MIPI הוא בחירה אידיאלית עבור יישומים כמו מכשירי מציאות מדומה המותקנים על הראש, יישומי תנועה חכמים, מערכות זיהוי מחוות, רחפנים, זיהוי פנים, אבטחה, מערכות מעקב וכו'.

 

ממשק MIPI CSI-2

תקן MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) הוא ממשק בעל ביצועים גבוהים, חסכוני ופשוט לשימוש. MIPI CSI-2 מציע רוחב פס מרבי של 10 ג'יגה-ביט לשנייה עם ארבעה נתיבי נתוני תמונה - כל נתיב מסוגל להעביר נתונים עד 2.5 ג'יגה-ביט לשנייה. MIPI CSI-2 מהיר יותר מ-USB 3.0 ויש לו פרוטוקול אמין לטיפול בוידאו מ-1080p עד 8K ומעלה. בנוסף, בשל תקורה נמוכה, ל-MIPI CSI-2 רוחב פס תמונה נטו גבוה יותר.

 

ממשק MIPI CSI-2 משתמש בפחות משאבים מהמעבד - הודות למעבדים מרובי הליבות שלו. זהו ממשק המצלמה המוגדר כברירת מחדל עבור Raspberry Pi ו-Jetson Nano. מודולי המצלמה Raspberry Pi V1 ו-V2 מבוססים גם הם עליו.

 

מגבלות ממשק MIPI CSI-2

למרות שמדובר בממשק רב עוצמה ופופולרי, ל-MIPI CSI יש כמה מגבלות. לדוגמה, מצלמות MIPI מסתמכות על דרייברים נוספים כדי לפעול. משמעות הדבר היא שיש תמיכה מוגבלת בחיישני תמונה שונים אלא אם כן יצרני מערכות משובצות באמת דוחפים לכך!

 

יתרונות של MIPI:

לממשק MIPI יש פחות קווי אות מאשר לממשק DVP. מכיוון שמדובר באות דיפרנציאלי במתח נמוך, ההפרעות שנוצרות קטנות, ויכולת מניעת ההפרעות חזקה גם כן. 800W ומעלה משתמשים בממשק MIPI. ממשק מצלמת הסמארטפון משתמש ב-MIPI.

 

איך זה עובד?

בדרך כלל, הלוח הקומפקטי במיוחד במערכת ראייה תומך ב-MIPI CSI-2 ועובד עם מגוון רחב של פתרונות חיישנים חכמים. יתר על כן, הוא תואם ללוחות CPU רבים ושונים.
MIPI CSI-2 תומך בשכבה הפיזית MIPI D-PHY כדי לתקשר עם מעבד היישומים או מערכת על שבב (SoC). ניתן ליישם אותו על אחת משתי השכבות הפיזיות: MIPI C-PHY℠ v2.0 או MIPI D-PHY℠ v2.5. לכן, הביצועים שלו ניתנים להרחבה לפי נתיב.

במצלמת MIPI, חיישן המצלמה לוכד ומשדר תמונה למארח CSI-2. כאשר התמונה משודרת, היא ממוקמת בזיכרון כפריימים בודדים. כל פריים משודר דרך ערוצים וירטואליים. לאחר מכן כל ערוץ מחולק לשורות - המשודרות אחת בכל פעם. לפיכך, הוא מאפשר שידור תמונה מלא מאותו חיישן תמונה - אך עם זרמי פיקסלים מרובים.

MIPI CSI-2 משתמש במנות תקשורת הכוללות פונקציונליות של פורמט נתונים וקוד תיקון שגיאות (ECC). מנה בודדת עוברת דרך שכבת D-PHY ולאחר מכן מתפצלת למספר נתיבי הנתונים הנדרשים. D-PHY פועל במצב מהיר ומשדר את המנה למקלט דרך הערוץ.

לאחר מכן, מקלט ה-CSI-2 מקבל שכבה פיזית D-PHY כדי לחלץ ולפענח את החבילה. התהליך חוזר על עצמו פריים אחר פריים מהתקן ה-CSI-2 למארח באמצעות יישום יעיל ובעל עלות נמוכה.

 

ממשק USB

הממשק USBנוטה לשמש כצומת בין שתי מערכות - המצלמה והמחשב. מכיוון שהוא ידוע ביכולות החיבור וההפעלה שלו, בחירת ממשק USB מרמזת על כך שתוכלו להיפרד מזמני פיתוח ועלויות יקרים וממושכים עבור ממשק הראייה המוטמע שלכם. ל-USB 2.0, הגרסה הישנה יותר, יש מגבלות טכניות משמעותיות. ככל שהטכנולוגיה מתחילה להידלדל, מספר מרכיבים שלו הופכים ללא תואמים. ממשקי USB 3.0 ו-USB 3.1 Gen 1 הושקו כדי להתגבר על המגבלות של ממשק USB 2.0.

ממשק USB 3.0

ממשק USB 3.0 (ו-USB 3.1 Gen 1) משלב את התכונות החיוביות של ממשקים שונים. אלה כוללות תאימות "חבר והפעל" ועומס נמוך על המעבד. תקן הראייה התעשייתי של USB 3.0 גם מגביר את אמינותו עבור מצלמות ברזולוציה גבוהה ומהירות גבוהה.

הוא דורש חומרה נוספת מינימלית ותומך ברוחב פס נמוך - עד 40 מגה-בייט לשנייה. רוחב הפס המרבי שלו הוא 480 מגה-בייט לשנייה. זה מהיר פי 10 מ-USB 2.0 ופי 4 מ-GigE! יכולות החיבור-והפעל שלו מבטיחות שניתן להחליף בקלות התקני ראייה משובצים - מה שמקל על החלפת מצלמה פגומה.

 

 

מגבלות ממשק USB 3.0

החיסרון הגדול ביותר של ה-USB 3.0חיסרון נוסף בממשק הוא שלא ניתן להפעיל חיישנים ברזולוציה גבוהה במהירות גבוהה. חיסרון נוסף הוא שניתן להשתמש בכבל רק עד מרחק של 5 מטרים מהמעבד המארח. אמנם זמינים כבלים ארוכים יותר, אך כולם מצוידים ב"מגברים". עד כמה כבלים אלה פועלים יחד עם מצלמות תעשייתיות יש לבדוק עבור כל מקרה לגופו.