MIPI Camera vs USB Camera

MIPI Camera vs USB Camera

Sa nakalipas na ilang taon, ang embedded vision ay umunlad mula sa isang popular na salita patungo sa isang malawakang ginagamit na teknolohiya sa mga sektor ng industriyal, medikal, tingian, libangan, at pagsasaka. Sa bawat yugto ng ebolusyon nito, tiniyak ng embedded vision ang malaking paglago sa bilang ng mga interface ng camera na mapagpipilian. Gayunpaman, sa kabila ng mga pagsulong sa teknolohiya, ang MIPI at USB interface ay nanatiling dalawang pinakasikat na uri para sa karamihan ng mga aplikasyon ng embedded vision.

 

Interface ng MIPI

Ang MIPI (Mobile Industry Processor Interface) ay isang bukas na pamantayan at isang ispesipikasyon na sinimulan ng MIPI Alliance para sa mga mobile application processor.Mga module ng kamera ng MIPIay karaniwang matatagpuan sa mga mobile phone at tablet, at sumusuporta sa mga high-definition na resolusyon na higit sa 5 milyong pixel. Ang MIPI ay nahahati sa MIPI DSI at MIPI CSI, na tumutugma sa mga pamantayan ng video display at video input, ayon sa pagkakabanggit. Sa kasalukuyan, ang mga MIPI camera module ay malawakang ginagamit sa iba pang mga naka-embed na produkto, tulad ng mga smartphone, driving recorder, law enforcement camera, high-definition micro camera, at network surveillance camera.

Tinutukoy ng MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ®) ang isang high-speed serial interface sa pagitan ng isang host processor at isang display module. Binibigyang-daan ng interface ang mga tagagawa na isama ang mga display para sa mataas na performance, mababang power consumption, at mababang electromagnetic interference (EMI), habang binabawasan ang bilang ng pin at pinapanatili ang compatibility sa pagitan ng iba't ibang supplier. Maaaring gamitin ng mga designer ang MIPI DSI upang magbigay ng napakatalino na color rendering para sa pinakamahirap na mga senaryo ng imahe at video at suportahan ang pagpapadala ng stereoscopic na nilalaman.

 

Ang MIPI ang pinakakaraniwang ginagamit na interface sa merkado ngayon para sa point-to-point na pagpapadala ng imahe at video sa pagitan ng mga camera at mga host device. Maiuugnay ito sa kadalian ng paggamit ng MIPI at sa kakayahan nitong suportahan ang malawak na hanay ng mga high-performance na aplikasyon. Nilagyan din ito ng mga makapangyarihang tampok tulad ng 1080p, 4K, 8K at higit pa na video at high-resolution imaging.

 

Ang MIPI interface ay isang mainam na pagpipilian para sa mga aplikasyon tulad ng mga head-mounted virtual reality device, mga smart traffic application, mga gesture recognition system, mga drone, facial recognition, seguridad, mga surveillance system, atbp.

 

Interface ng MIPI CSI-2

Ang pamantayang MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) ay isang mataas ang pagganap, sulit sa gastos, at madaling gamiting interface. Nag-aalok ang MIPI CSI-2 ng maximum na bandwidth na 10 Gb/s na may apat na lane ng data ng imahe – bawat lane ay may kakayahang maglipat ng data hanggang 2.5 Gb/s. Mas mabilis ang MIPI CSI-2 kaysa sa USB 3.0 at may maaasahang protocol upang pangasiwaan ang video mula 1080p hanggang 8K at higit pa. Bukod pa rito, dahil sa mababang overhead nito, ang MIPI CSI-2 ay may mas mataas na net image bandwidth.

 

Ang MIPI CSI-2 interface ay gumagamit ng mas kaunting resources mula sa CPU – salamat sa mga multi-core processor nito. Ito ang default na camera interface para sa Raspberry Pi at Jetson Nano. Ang Raspberry Pi camera module V1 at V2 ay nakabatay din dito.

 

Mga Limitasyon ng MIPI CSI-2 Interface

Kahit na ito ay isang makapangyarihan at sikat na interface, ang MIPI CSI ay may ilang mga limitasyon. Halimbawa, ang mga MIPI camera ay umaasa sa mga karagdagang driver upang gumana. Nangangahulugan ito na limitado ang suporta para sa iba't ibang sensor ng imahe maliban kung talagang itinutulak ito ng mga tagagawa ng embedded system!

 

Mga Bentahe ng MIPI:

Mas kaunting signal lines ang MIPI interface kumpara sa DVP interface. Dahil low-voltage differential signal ito, maliit ang interference na nalilikha, at malakas din ang anti-interference ability. Ang 800W at higit sa lahat ay gumagamit ng MIPI interface. Ang camera interface ng smartphone ay gumagamit ng MIPI.

 

Paano ito gumagana?

Kadalasan, ang ultra-compact board sa isang vision system ay sumusuporta sa MIPI CSI-2 at gumagana sa iba't ibang uri ng matatalinong solusyon sa sensor. Bukod dito, tugma ito sa maraming iba't ibang CPU board.
Sinusuportahan ng MIPI CSI-2 ang pisikal na layer ng MIPI D-PHY upang makipag-ugnayan sa application processor o System on a Chip (SoC). Maaari itong ipatupad sa alinman sa dalawang pisikal na layer: MIPI C-PHY℠ v2.0 o MIPI D-PHY℠ v2.5. Samakatuwid, ang pagganap nito ay maaaring i-scale sa lane.

Sa isang MIPI camera, kinukuha at ipinapadala ng sensor ng camera ang isang imahe sa CSI-2 host. Kapag naipadala ang imahe, inilalagay ito sa memorya bilang mga indibidwal na frame. Ang bawat frame ay ipinapadala sa pamamagitan ng mga virtual channel. Ang bawat channel ay hinahati sa mga linya – isa-isang ipinapadala. Samakatuwid, pinapayagan nito ang kumpletong pagpapadala ng imahe mula sa parehong sensor ng imahe – ngunit may maraming pixel stream.

Gumagamit ang MIPI CSI-2 ng mga packet para sa komunikasyon na kinabibilangan ng format ng data at functionality ng error correction code (ECC). Ang isang packet ay dumadaan sa D-PHY layer at pagkatapos ay nahahati sa bilang ng mga kinakailangang data lane. Ang D-PHY ay gumagana sa high-speed mode at ipinapadala ang packet sa receiver sa pamamagitan ng channel.

Pagkatapos, ang CSI-2 receiver ay binibigyan ng D-PHY physical layer upang kunin at i-decode ang packet. Ang proseso ay inuulit frame by frame mula sa CSI-2 device patungo sa host sa pamamagitan ng isang mahusay at murang implementasyon.

 

USB Interface

AngUSB interfaceay may posibilidad na magsilbing dugtong sa pagitan ng dalawang sistema – ang kamera at ang PC. Dahil kilala ito sa mga kakayahan nitong plug-and-play, ang pagpili ng USB interface ay nagpapahiwatig na maaari mo nang magpaalam sa magastos at matagal na oras ng pag-develop at mga gastos para sa iyong naka-embed na vision interface. Ang USB 2.0, ang mas lumang bersyon, ay may mga makabuluhang limitasyong teknikal. Habang nagsisimulang humina ang teknolohiya, ang ilan sa mga bahagi nito ay nagiging hindi tugma. Inilunsad ang USB 3.0 at ang USB 3.1 Gen 1 interface upang malampasan ang mga limitasyon ng USB 2.0 Interface.

USB 3.0 Interface

Pinagsasama ng USB 3.0 (at USB 3.1 Gen 1) interface ang mga positibong katangian ng iba't ibang interface. Kabilang dito ang plug-and-play compatibility at mababang CPU load. Pinapataas din ng vision industrial standard ng USB 3.0 ang pagiging maaasahan nito para sa mga high-resolution at high-speed na kamera.

Ito ay nangangailangan ng kaunting karagdagang hardware at sumusuporta sa mababang bandwidth – hanggang 40 megabytes kada segundo. Ito ay may maximum na bandwidth na 480 megabytes kada segundo. Ito ay 10 beses na mas mabilis kaysa sa USB 2.0 at 4 na beses na mas mabilis kaysa sa GigE! Tinitiyak ng mga kakayahang plug-and-play nito na ang mga naka-embed na vision device ay madaling mapalitan – na ginagawang madali ang pagpapalit ng sirang kamera.

 

 

Mga Limitasyon ng USB 3.0 Interface

Ang pinakamalaking disbentaha ngUSB 3.0Ang interface ay hindi ka maaaring magpatakbo ng mga high-resolution sensor sa mataas na bilis. Isa pang disbentaha ay maaari ka lamang gumamit ng cable na hanggang 5 metro ang layo mula sa host processor. Bagama't may mas mahahabang cable na magagamit, lahat ng mga ito ay nilagyan ng mga "booster". Kailangang suriin kung gaano kahusay gumagana ang mga cable na ito kasama ng mga industrial camera para sa bawat indibidwal na kaso.