MIPI kamera v primerjavi z USB kamero

MIPI kamera v primerjavi z USB kamero

V zadnjih nekaj letih se je vgrajeni vid razvil iz modne besede v široko sprejeto tehnologijo, ki se uporablja v industrijskem, medicinskem, maloprodajnem, zabavnem in kmetijskem sektorju. Z vsako fazo svojega razvoja je vgrajeni vid zagotovil znatno rast števila vmesnikov za kamere, med katerimi je mogoče izbirati. Kljub tehnološkemu napredku pa sta vmesnika MIPI in USB ostala dve najbolj priljubljeni vrsti za večino aplikacij vgrajenega vida.

 

Vmesnik MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) je odprti standard in specifikacija, ki jo je za procesorje mobilnih aplikacij uvedlo združenje MIPI Alliance.Moduli kamer MIPIse pogosto nahajajo v mobilnih telefonih in tablicah ter podpirajo visokoločljivostne ločljivosti več kot 5 milijonov slikovnih pik. MIPI je razdeljen na MIPI DSI in MIPI CSI, ki ustrezata standardom za video prikaz oziroma video vhod. Trenutno se moduli kamer MIPI pogosto uporabljajo v drugih vgrajenih izdelkih, kot so pametni telefoni, snemalniki vožnje, kamere za pregon, visokoločljivostne mikro kamere in omrežne nadzorne kamere.

Serijski vmesnik MIPI Display (MIPI DSI ® ) definira visokohitrostni serijski vmesnik med gostiteljskim procesorjem in prikaznim modulom. Vmesnik proizvajalcem omogoča integracijo zaslonov za visoko zmogljivost, nizko porabo energije in nizke elektromagnetne motnje (EMI), hkrati pa zmanjšuje število nožic in ohranja združljivost med različnimi dobavitelji. Oblikovalci lahko z MIPI DSI zagotovijo briljantno barvno upodabljanje za najzahtevnejše scenarije slik in videa ter podpirajo prenos stereoskopske vsebine.

 

MIPI je danes najpogosteje uporabljen vmesnik na trgu za prenos slik in videa od točke do točke med kamerami in gostiteljskimi napravami. To je mogoče pripisati enostavni uporabi MIPI in njegovi sposobnosti podpore širokemu naboru visokozmogljivih aplikacij. Opremljen je tudi z zmogljivimi funkcijami, kot so video 1080p, 4K, 8K in več ter slikanje visoke ločljivosti.

 

Vmesnik MIPI je idealna izbira za aplikacije, kot so naprave za virtualno resničnost, nameščene na glavi, pametne prometne aplikacije, sistemi za prepoznavanje gest, droni, prepoznavanje obrazov, varnostni sistemi, nadzorni sistemi itd.

 

Vmesnik MIPI CSI-2

Standard MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) je visokozmogljiv, stroškovno učinkovit in preprost vmesnik. MIPI CSI-2 ponuja največjo pasovno širino 10 Gb/s s štirimi pasovi za slikovne podatke – vsak pas lahko prenaša podatke s hitrostjo do 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 je hitrejši od USB 3.0 in ima zanesljiv protokol za obdelavo videoposnetkov od 1080p do 8K in več. Poleg tega ima MIPI CSI-2 zaradi nizkih režijskih stroškov večjo neto pasovno širino slike.

 

Vmesnik MIPI CSI-2 porabi manj virov procesorja – zahvaljujoč večjedrnim procesorjem. Je privzeti vmesnik kamere za Raspberry Pi in Jetson Nano. Na njem temeljita tudi modula kamere Raspberry Pi V1 in V2.

 

Omejitve vmesnika MIPI CSI-2

Čeprav je MIPI CSI zmogljiv in priljubljen vmesnik, ima nekaj omejitev. Na primer, MIPI kamere za delovanje potrebujejo dodatne gonilnike. To pomeni, da je podpora za različne slikovne senzorje omejena, razen če proizvajalci vgrajenih sistemov resnično spodbujajo to!

 

Prednosti MIPI:

Vmesnik MIPI ima manj signalnih linij kot vmesnik DVP. Ker gre za nizkonapetostni diferencialni signal, so motnje majhne, ​​​​zmožnost preprečevanja motenj pa je tudi močna. 800 W in več uporabljata vmesnik MIPI. Vmesnik kamere pametnega telefona uporablja MIPI.

 

Kako deluje?

Običajno ultrakompaktna plošča v sistemu vida podpira MIPI CSI-2 in deluje s široko paleto inteligentnih senzorskih rešitev. Poleg tega je združljiva s številnimi različnimi procesorskimi ploščami.
MIPI CSI-2 podpira fizično plast MIPI D-PHY za komunikacijo z aplikacijskim procesorjem ali sistemom na čipu (SoC). Implementiran je lahko na eni od dveh fizičnih plasti: MIPI C-PHY℠ v2.0 ali MIPI D-PHY℠ v2.5. Zato je njegova zmogljivost prilagodljiva glede na pas.

V MIPI kameri senzor kamere zajame sliko in jo prenese na gostitelja CSI-2. Ko se slika prenese, se shrani v pomnilnik kot posamezen okvir. Vsak okvir se prenaša prek virtualnih kanalov. Vsak kanal se nato razdeli na vrstice – prenašajo se ena za drugo. Tako je omogočen prenos celotne slike iz istega slikovnega senzorja – vendar z več tokovi slikovnih pik.

MIPI CSI-2 za komunikacijo uporablja pakete, ki vključujejo format podatkov in funkcionalnost kode za odpravljanje napak (ECC). En sam paket potuje skozi plast D-PHY in se nato razdeli na zahtevano število podatkovnih pasov. D-PHY deluje v načinu visoke hitrosti in paket prenese do sprejemnika prek kanala.

Nato je sprejemnik CSI-2 opremljen s fizičnim slojem D-PHY za ekstrakcijo in dekodiranje paketa. Postopek se ponavlja okvir za okvirjem od naprave CSI-2 do gostitelja z učinkovito in cenovno ugodno izvedbo.

 

USB-vmesnik

TheVmesnik USBponavadi služi kot stičišče med dvema sistemoma – kamero in računalnikom. Ker je dobro znan po svojih zmogljivostih »plug-and-play«, izbira vmesnika USB pomeni, da se lahko poslovite od dragih in dolgotrajnih razvojnih časov ter stroškov za vaš vgrajeni vizualni vmesnik. USB 2.0, starejša različica, ima znatne tehnične omejitve. Ko se tehnologija začne zmanjševati, številne njene komponente postanejo nezdružljive. Vmesnika USB 3.0 in USB 3.1 Gen 1 sta bila uvedena, da bi premagala omejitve vmesnika USB 2.0.

Vmesnik USB 3.0

Vmesnik USB 3.0 (in USB 3.1 Gen 1) združuje pozitivne lastnosti različnih vmesnikov. Mednje spadata združljivost »plug-and-play« in nizka obremenitev procesorja. Industrijski standard USB 3.0 za vid povečuje tudi njegovo zanesljivost za kamere visoke ločljivosti in visoke hitrosti.

Zahteva minimalno dodatno strojno opremo in podpira nizko pasovno širino – do 40 megabajtov na sekundo. Ima največjo pasovno širino 480 megabajtov na sekundo. To je 10-krat hitreje kot USB 2.0 in 4-krat hitreje kot GigE! Njegove zmogljivosti »plug-and-play« zagotavljajo enostavno zamenjavo vgrajenih naprav za vid – kar olajša zamenjavo poškodovane kamere.

 

 

Omejitve vmesnika USB 3.0

Največja pomanjkljivostUSB 3.0Problem vmesnika je, da senzorjev visoke ločljivosti ne morete uporabljati pri visoki hitrosti. Druga slabost je, da lahko kabel uporabite le do razdalje 5 metrov od gostiteljskega procesorja. Čeprav so na voljo daljši kabli, so vsi opremljeni z "ojačevalniki". Kako dobro ti kabli delujejo skupaj z industrijskimi kamerami, je treba preveriti za vsak posamezen primer.