So sánh camera MIPI và camera USB.
Trong vài năm qua, công nghệ thị giác nhúng đã phát triển từ một thuật ngữ thời thượng trở thành một công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, y tế, bán lẻ, giải trí và nông nghiệp. Với mỗi giai đoạn phát triển, công nghệ thị giác nhúng đã đảm bảo sự tăng trưởng đáng kể về số lượng giao diện camera có sẵn để lựa chọn. Tuy nhiên, bất chấp những tiến bộ công nghệ, giao diện MIPI và USB vẫn là hai loại phổ biến nhất cho phần lớn các ứng dụng thị giác nhúng.
Giao diện MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) là một tiêu chuẩn mở và là một đặc tả kỹ thuật được khởi xướng bởi Liên minh MIPI dành cho các bộ xử lý ứng dụng di động.Mô-đun camera MIPICác module camera MIPI thường được tìm thấy trong điện thoại di động và máy tính bảng, hỗ trợ độ phân giải cao hơn 5 triệu pixel. MIPI được chia thành MIPI DSI và MIPI CSI, tương ứng với các tiêu chuẩn hiển thị video và đầu vào video. Hiện nay, các module camera MIPI được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm nhúng khác, chẳng hạn như điện thoại thông minh, camera hành trình, camera giám sát, camera siêu nhỏ độ nét cao và camera giám sát mạng.
Giao diện nối tiếp màn hình MIPI (MIPI DSI®) định nghĩa một giao diện nối tiếp tốc độ cao giữa bộ xử lý chủ và mô-đun màn hình. Giao diện này cho phép các nhà sản xuất tích hợp màn hình để đạt hiệu suất cao, tiêu thụ điện năng thấp và nhiễu điện từ (EMI) thấp, đồng thời giảm số lượng chân kết nối và duy trì khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp khác nhau. Các nhà thiết kế có thể sử dụng MIPI DSI để cung cấp khả năng hiển thị màu sắc rực rỡ cho các kịch bản hình ảnh và video khắt khe nhất và hỗ trợ truyền tải nội dung lập thể.
MIPI là giao diện được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay để truyền tải hình ảnh và video điểm-đến-điểm giữa camera và thiết bị chủ. Điều này là nhờ vào tính dễ sử dụng và khả năng hỗ trợ nhiều ứng dụng hiệu năng cao của MIPI. Nó cũng được trang bị các tính năng mạnh mẽ như video 1080p, 4K, 8K và hơn thế nữa cùng khả năng xử lý hình ảnh độ phân giải cao.
Giao diện MIPI là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng như thiết bị thực tế ảo đeo trên đầu, ứng dụng giao thông thông minh, hệ thống nhận dạng cử chỉ, máy bay không người lái, nhận dạng khuôn mặt, an ninh, hệ thống giám sát, v.v.
Giao diện MIPI CSI-2
Chuẩn MIPI CSI-2 (Giao diện nối tiếp camera MIPI thế hệ thứ 2) là một giao diện hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí và dễ sử dụng. MIPI CSI-2 cung cấp băng thông tối đa 10 Gb/s với bốn làn dữ liệu hình ảnh – mỗi làn có khả năng truyền dữ liệu lên đến 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 nhanh hơn USB 3.0 và có giao thức đáng tin cậy để xử lý video từ 1080p đến 8K và hơn thế nữa. Ngoài ra, nhờ chi phí hoạt động thấp, MIPI CSI-2 có băng thông hình ảnh thực cao hơn.
Giao diện MIPI CSI-2 sử dụng ít tài nguyên CPU hơn – nhờ vào bộ xử lý đa lõi của nó. Đây là giao diện camera mặc định cho Raspberry Pi và Jetson Nano. Mô-đun camera Raspberry Pi V1 và V2 cũng dựa trên giao diện này.
Những hạn chế của giao diện MIPI CSI-2
Mặc dù là một giao diện mạnh mẽ và phổ biến, MIPI CSI vẫn có một vài hạn chế. Ví dụ, camera MIPI cần thêm trình điều khiển để hoạt động. Điều này có nghĩa là khả năng hỗ trợ các cảm biến hình ảnh khác nhau bị hạn chế trừ khi các nhà sản xuất hệ thống nhúng thực sự thúc đẩy điều đó!
Ưu điểm của MIPI:
Giao diện MIPI có ít đường tín hiệu hơn giao diện DVP. Vì đây là tín hiệu vi sai điện áp thấp, nên nhiễu tạo ra nhỏ và khả năng chống nhiễu cũng mạnh. Tất cả các bộ nguồn 800W trở lên đều sử dụng giao diện MIPI. Giao diện camera của điện thoại thông minh cũng sử dụng MIPI.
Nó hoạt động như thế nào?
Thông thường, bo mạch siêu nhỏ gọn trong hệ thống thị giác hỗ trợ MIPI CSI-2 và hoạt động với nhiều giải pháp cảm biến thông minh. Hơn nữa, nó tương thích với nhiều bo mạch CPU khác nhau.
MIPI CSI-2 hỗ trợ lớp vật lý MIPI D-PHY để giao tiếp với bộ xử lý ứng dụng hoặc Hệ thống trên chip (SoC). Nó có thể được triển khai trên một trong hai lớp vật lý: MIPI C-PHY℠ v2.0 hoặc MIPI D-PHY℠ v2.5. Do đó, hiệu năng của nó có thể mở rộng theo làn.
Trong camera MIPI, cảm biến camera thu nhận và truyền hình ảnh đến máy chủ CSI-2. Khi hình ảnh được truyền đi, nó được lưu trữ trong bộ nhớ dưới dạng các khung hình riêng lẻ. Mỗi khung hình được truyền qua các kênh ảo. Mỗi kênh sau đó được chia thành các dòng – được truyền từng dòng một. Do đó, nó cho phép truyền toàn bộ hình ảnh từ cùng một cảm biến hình ảnh – nhưng với nhiều luồng pixel khác nhau.
Giao thức MIPI CSI-2 sử dụng các gói dữ liệu để liên lạc, bao gồm định dạng dữ liệu và chức năng mã sửa lỗi (ECC). Một gói dữ liệu duy nhất di chuyển qua lớp D-PHY và sau đó được chia thành số lượng làn dữ liệu cần thiết. Lớp D-PHY hoạt động ở chế độ tốc độ cao và truyền gói dữ liệu đến bộ thu thông qua kênh truyền.
Tiếp theo, bộ thu CSI-2 được trang bị lớp vật lý D-PHY để trích xuất và giải mã gói dữ liệu. Quá trình này được lặp lại từng khung hình một từ thiết bị CSI-2 đến máy chủ thông qua một phương pháp triển khai hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
Giao diện USB
CáiGiao diện USBGiao diện USB thường đóng vai trò là cầu nối giữa hai hệ thống – camera và máy tính. Vì nổi tiếng với khả năng cắm và chạy, việc lựa chọn giao diện USB đồng nghĩa với việc bạn có thể tạm biệt thời gian và chi phí phát triển tốn kém cho giao diện thị giác nhúng của mình. USB 2.0, phiên bản cũ hơn, có những hạn chế kỹ thuật đáng kể. Khi công nghệ này bắt đầu lỗi thời, một số thành phần của nó trở nên không tương thích. Giao diện USB 3.0 và USB 3.1 Gen 1 được ra mắt để khắc phục những hạn chế của giao diện USB 2.0.
Giao diện USB 3.0 (và USB 3.1 Gen 1) kết hợp những ưu điểm của các giao diện khác nhau. Điều này bao gồm khả năng cắm và chạy (plug-and-play) và tải CPU thấp. Tiêu chuẩn công nghiệp USB 3.0 cũng giúp tăng độ tin cậy cho các camera độ phân giải cao và tốc độ cao.
Nó yêu cầu phần cứng bổ sung tối thiểu và hỗ trợ băng thông thấp – lên đến 40 megabyte mỗi giây. Băng thông tối đa của nó là 480 megabyte mỗi giây. Điều này nhanh hơn gấp 10 lần so với USB 2.0 và gấp 4 lần so với GigE! Khả năng cắm và chạy của nó đảm bảo rằng các thiết bị thị giác nhúng có thể được thay thế dễ dàng – giúp việc thay thế camera bị hỏng trở nên đơn giản.
Những hạn chế của giao diện USB 3.0
Nhược điểm lớn nhất củaUSB 3.0Một nhược điểm của giao diện là bạn không thể vận hành các cảm biến độ phân giải cao ở tốc độ cao. Một nhược điểm khác là bạn chỉ có thể sử dụng cáp ở khoảng cách tối đa 5 mét từ bộ xử lý chủ. Mặc dù có sẵn các loại cáp dài hơn, nhưng tất cả đều được trang bị "bộ khuếch đại". Hiệu quả hoạt động của các loại cáp này với camera công nghiệp cần được kiểm tra trong từng trường hợp cụ thể.
Thời gian đăng bài: 22/03/2023
