Câmera MIPI vs. Câmera USB

A escolha da interface mais adequada depende de muitos fatores. MIPI e USB continuam sendo duas das interfaces de câmera mais populares. Explore o mundo das interfaces MIPI e USB em detalhes e confira uma comparação completa de suas funcionalidades.

Nos últimos anos, a visão embarcada evoluiu de uma palavra da moda para uma tecnologia amplamente adotada nos setores industrial, médico, varejista, de entretenimento e agrícola. A cada fase de sua evolução, a visão embarcada garantiu um crescimento significativo no número de interfaces de câmera disponíveis. No entanto, apesar dos avanços tecnológicos, as interfaces MIPI e USB continuam sendo os dois tipos mais populares para a maioria das aplicações de visão embarcada.

A escolha da interface mais adequada depende de muitos fatores, como requisitos de taxa de quadros/largura de banda, resolução, confiabilidade na transferência de dados, comprimento do cabo, complexidade e, claro, o custo total. Neste artigo, analisaremos ambas as interfaces em detalhes para melhor compreender suas capacidades e limitações.

Módulo de câmera 720P

Uma análise mais aprofundada das interfaces MIPI e USB.

 

Uma câmera MIPI nada mais é do que umamódulo da câmeraUm sistema que utiliza uma interface MIPI para transferir imagens da câmera para a plataforma host. Em comparação, uma câmera USB utiliza uma interface USB para transferência de dados. Agora, vamos entender os diferentes tipos de interfaces MIPI e USB e onde elas são utilizadas.

Interface MIPI

MIPI é a interface mais utilizada atualmente no mercado para transmissão ponto a ponto de imagens e vídeos entre câmeras e dispositivos host. Isso se deve à sua facilidade de uso e à sua capacidade de suportar uma ampla gama de aplicações de alto desempenho. Além disso, oferece recursos avançados como vídeo em 1080p, 4K, 8K e resoluções superiores, bem como imagens de alta resolução.

A interface MIPI é uma escolha ideal para aplicações como dispositivos de realidade virtual montados na cabeça, aplicações de tráfego inteligente, sistemas de reconhecimento de gestos, drones, reconhecimento facial, segurança, sistemas de vigilância, etc.

 

Interface MIPI CSI-2

O padrão MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) é uma interface de alto desempenho, custo-benefício e fácil de usar. O MIPI CSI-2 oferece uma largura de banda máxima de 10 Gb/s com quatro canais de dados de imagem – cada canal capaz de transferir dados a até 2,5 Gb/s. O MIPI CSI-2 é mais rápido que o USB 3.0 e possui um protocolo confiável para lidar com vídeo de 1080p a 8K e resoluções superiores. Além disso, devido à sua baixa sobrecarga, o MIPI CSI-2 apresenta uma largura de banda líquida de imagem maior.

A interface MIPI CSI-2 utiliza menos recursos da CPU, graças aos seus processadores multi-core. É a interface de câmera padrão para Raspberry Pi e Jetson Nano. Os módulos de câmera Raspberry Pi V1 e V2 também são baseados nela.

Módulo de câmera USB de 5MP

Limitações da interface MIPI CSI-2

Apesar de ser uma interface poderosa e popular, a MIPI CSI apresenta algumas limitações. Por exemplo, as câmeras MIPI dependem de drivers adicionais para funcionar. Isso significa que o suporte para diferentes sensores de imagem é limitado, a menos que os fabricantes de sistemas embarcados realmente invistam nisso!

Interface USB

A interface USB geralmente serve como ponto de conexão entre dois sistemas – a câmera e o PC. Conhecida por sua facilidade de uso (plug-and-play), a escolha da interface USB significa que você pode se despedir de desenvolvimentos demorados e caros para sua interface de visão embarcada. O USB 2.0, a versão mais antiga, possui limitações técnicas significativas. Com o declínio dessa tecnologia, diversos componentes se tornaram incompatíveis. As interfaces USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1 foram lançadas para superar as limitações da interface USB 2.0.

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Interface USB 3.0

A interface USB 3.0 (e USB 3.1 Gen 1) combina as vantagens de diferentes interfaces. Entre elas, a compatibilidade plug-and-play e a baixa carga na CPU. O padrão industrial de visão do USB 3.0 também aumenta sua confiabilidade para câmeras de alta resolução e alta velocidade.

Requer hardware adicional mínimo e suporta baixa largura de banda – até 40 megabytes por segundo. Possui largura de banda máxima de 480 megabytes por segundo. Isso é 10 vezes mais rápido que o USB 2.0 e 4 vezes mais rápido que o GigE! Sua funcionalidade plug-and-play garante que os dispositivos de visão embarcados possam ser trocados com facilidade – simplificando a substituição de uma câmera danificada.

Limitações da interface USB 3.0

A maior desvantagem da interface USB 3.0 é a impossibilidade de operar sensores de alta resolução em alta velocidade. Outro ponto negativo é a limitação do alcance do cabo, que pode chegar a no máximo 5 metros do processador principal. Embora existam cabos mais longos disponíveis, todos eles vêm equipados com extensores de alcance. O desempenho desses cabos com câmeras industriais precisa ser verificado em cada caso específico.

Câmera MIPI vs. Câmera USB – uma comparação detalhada de recursos

 

Características	USB 3.0	MIPI CSI-2
Disponibilidade no SoC	Em SoCs de ponta	Muitas (normalmente 6 faixas disponíveis)
Largura de banda	400 MB/s	320 MB/s/faixa 1280 MB/s (com 4 faixas)*
Comprimento do cabo	< 5 metros	<30 cm
Requisitos de espaço	Alto	Baixo
Plug-and-play	Apoiado	Não suportado
Custos de desenvolvimento	Baixo	Médio a Alto

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