MIPI-kamera kontra USB-kamera
I løpet av de siste årene har innebygd visjon utviklet seg fra et moteord til en bredt tatt i bruk teknologi i industri, medisin, detaljhandel, underholdning og landbruk. Med hver fase av utviklingen har innebygd visjon sørget for en betydelig vekst i antall kameragrensesnitt tilgjengelig å velge mellom. Til tross for de teknologiske fremskrittene har MIPI- og USB-grensesnitt forblitt de to mest populære typene for et flertall av innebygde visjonsapplikasjoner.
MIPI-grensesnitt
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) er en åpen standard og en spesifikasjon initiert av MIPI Alliance for mobile applikasjonsprosessorer.MIPI-kameramodulerfinnes ofte i mobiltelefoner og nettbrett, og støtter HD-oppløsninger på mer enn 5 millioner piksler. MIPI er delt inn i MIPI DSI og MIPI CSI, som tilsvarer henholdsvis videovisnings- og videoinngangsstandarder. For tiden er MIPI-kameramoduler mye brukt i andre innebygde produkter, for eksempel smarttelefoner, kjøreopptakere, politikameraer, HD-mikrokameraer og nettverksovervåkingskameraer.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI®) definerer et høyhastighets serielt grensesnitt mellom en vertsprosessor og en skjermmodul. Grensesnittet gjør det mulig for produsenter å integrere skjermer for høy ytelse, lavt strømforbruk og lav elektromagnetisk interferens (EMI), samtidig som det reduserer antallet pinner og opprettholder kompatibilitet mellom ulike leverandører. Designere kan bruke MIPI DSI til å gi strålende fargegjengivelse for de mest krevende bilde- og videoscenariene og støtte overføring av stereoskopisk innhold.
MIPI er det mest brukte grensesnittet i dagens marked for punkt-til-punkt-bilde- og videooverføring mellom kameraer og vertsenheter. Det kan tilskrives MIPIs brukervennlighet og evne til å støtte et bredt spekter av høyytelsesapplikasjoner. Det er også utstyrt med kraftige funksjoner som 1080p, 4K, 8K og bedre video og høyoppløselig bildebehandling.
MIPI-grensesnittet er et ideelt valg for applikasjoner som hodemonterte virtuelle virkelighetsenheter, smarte trafikkapplikasjoner, bevegelsesgjenkjenningssystemer, droner, ansiktsgjenkjenning, sikkerhet, overvåkingssystemer, osv.
MIPI CSI-2-grensesnitt
MIPI CSI-2-standarden (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) er et høytytende, kostnadseffektivt og brukervennlig grensesnitt. MIPI CSI-2 tilbyr en maksimal båndbredde på 10 Gb/s med fire bildedatabaner – hver bane kan overføre data opptil 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 er raskere enn USB 3.0 og har en pålitelig protokoll for å håndtere video fra 1080p til 8K og oppover. I tillegg har MIPI CSI-2 en høyere netto bildebåndbredde på grunn av den lave overhead-kapasiteten.
MIPI CSI-2-grensesnittet bruker færre ressurser fra CPU-en – takket være flerkjerneprosessorene. Det er standard kameragrensesnitt for Raspberry Pi og Jetson Nano. Raspberry Pi-kameramodulene V1 og V2 er også basert på det.
Begrensninger for MIPI CSI-2-grensesnittet
Selv om det er et kraftig og populært grensesnitt, kommer MIPI CSI med noen begrensninger. For eksempel er MIPI-kameraer avhengige av ekstra drivere for å fungere. Det betyr at det er begrenset støtte for forskjellige bildesensorer med mindre produsenter av innebygde systemer virkelig presser på for det!
Fordeler med MIPI:
MIPI-grensesnittet har færre signallinjer enn DVP-grensesnittet. Fordi det er et lavspenningsdifferensialsignal, er den genererte interferensen liten, og anti-interferensevnen er også sterk. 800 W og over bruker MIPI-grensesnitt. Smarttelefonkameragrensesnittet bruker MIPI.
Hvordan fungerer det?
Vanligvis støtter det ultrakompakte kortet i et visjonssystem MIPI CSI-2 og fungerer med et bredt spekter av intelligente sensorløsninger. Dessuten er det kompatibelt med mange forskjellige CPU-kort.
MIPI CSI-2 støtter det fysiske laget MIPI D-PHY for å kommunisere med applikasjonsprosessoren eller System on a Chip (SoC). Den kan implementeres på et av de to fysiske lagene: MIPI C-PHY℠ v2.0 eller MIPI D-PHY℠ v2.5. Derfor er ytelsen skalerbar i alle felt.
I et MIPI-kamera fanger kamerasensoren opp og sender et bilde til CSI-2-verten. Når bildet sendes, plasseres det i minnet som individuelle rammer. Hvert ramme sendes gjennom virtuelle kanaler. Hver kanal deles deretter inn i linjer – sendes én om gangen. Dermed tillater det fullstendig bildeoverføring fra samme bildesensor – men med flere pikselstrømmer.
MIPI CSI-2 bruker pakker for kommunikasjon som inkluderer dataformat og funksjonalitet for feilretting av kode (ECC). En enkelt pakke beveger seg gjennom D-PHY-laget og deles deretter inn i antall nødvendige databaner. D-PHY opererer i høyhastighetsmodus og overfører pakken til mottakeren gjennom kanalen.
Deretter utstyres CSI-2-mottakeren med et fysisk D-PHY-lag for å trekke ut og dekode pakken. Prosessen gjentas ramme for ramme fra CSI-2-enheten til verten gjennom en effektiv og rimelig implementering.
USB-grensesnitt
DeUSB-grensesnitthar en tendens til å fungere som knutepunkt mellom to systemer – kameraet og PC-en. Siden det er velkjent for sine plug-and-play-muligheter, innebærer det å velge USB-grensesnittet at du kan si farvel til dyre, langtrukne utviklingstider og kostnader for ditt innebygde visjonsgrensesnitt. USB 2.0, den eldre versjonen, har betydelige tekniske begrensninger. Etter hvert som teknologien begynner å svinne, blir en rekke komponenter inkompatible. USB 3.0 og USB 3.1 Gen 1-grensesnittene ble lansert for å overvinne begrensningene til USB 2.0-grensesnittet.
USB 3.0-grensesnittet (og USB 3.1 Gen 1) kombinerer de positive egenskapene til forskjellige grensesnitt. Disse inkluderer plug-and-play-kompatibilitet og lav CPU-belastning. Den industrielle standarden for visjon, USB 3.0, øker også påliteligheten for høyoppløselige og høyhastighetskameraer.
Den krever minimalt med ekstra maskinvare og støtter lav båndbredde – opptil 40 megabyte per sekund. Den har en maksimal båndbredde på 480 megabyte per sekund. Dette er 10 ganger raskere enn USB 2.0 og 4 ganger raskere enn GigE! Plug-and-play-funksjonene sikrer at innebygde visjonsenheter kan byttes ut enkelt – noe som gjør det enkelt å erstatte et skadet kamera.
Begrensninger for USB 3.0-grensesnittet
Den største ulempen medUSB 3.0grensesnittet er at du ikke kan kjøre sensorer med høy oppløsning i høy hastighet. En annen ulempe er at du bare kan bruke en kabel opptil en avstand på 5 meter fra vertsprosessoren. Selv om lengre kabler er tilgjengelige, er de alle utstyrt med "boostere". Hvor godt disse kablene fungerer sammen med industrikameraer må kontrolleres for hvert enkelt tilfelle.
Publisert: 22. mars 2023
