MIPI 摄像头与 USB 摄像头

MIPI 摄像头与 USB 摄像头

在过去的几年里，嵌入式视觉已经从一个流行词发展成为工业、医疗、零售、娱乐和农业领域广泛采用的技术。在其发展的每个阶段，嵌入式视觉都确保了可供选择的相机接口数量的显着增长。然而，尽管技术不断进步，MIPI 和 USB 接口仍然是大多数嵌入式视觉应用中最流行的两种类型。

 

MIPI接口

MIPI（移动行业处理器接口）是由MIPI联盟发起的针对移动应用处理器的开放标准和规范。MIPI相机模组常见于手机和平板电脑中，支持500万像素以上的高清分辨率。MIPI分为MIPI DSI和MIPI CSI，分别对应视频显示和视频输入标准。目前，MIPI摄像头模组广泛应用于其他嵌入式产品，如智能手机、行车记录仪、执法摄像头、高清微型摄像头、网络监控摄像头等。

MIPI 显示串行接口 (MIPI DSI ® ) 定义了主机处理器和显示模块之间的高速串行接口。该接口使制造商能够集成显示器，以实现高性能、低功耗和低电磁干扰 (EMI)，同时减少引脚数并保持不同供应商之间的兼容性。设计人员可以使用 MIPI DSI 为最苛刻的图像和视频场景提供绚丽的色彩渲染，并支持立体内容的传输。

 

MIPI 是当今市场上最常用的接口，用于相机和主机设备之间的点对点图像和视频传输。这可以归因于 MIPI 的易用性及其支持广泛的高性能应用的能力。它还配备了强大的功能，如 1080p、4K、8K 及以上视频和高分辨率成像。

 

MIPI 接口是头戴式虚拟现实设备、智能交通应用、手势识别系统、无人机、面部识别、安全、监控系统等应用的理想选择。

 

MIPI CSI-2 接口

MIPI CSI-2（第二代 MIPI 相机串行接口）标准是一种高性能、经济高效且易于使用的接口。MIPI CSI-2 提供 10 Gb/s 的最大带宽，具有四个图像数据通道，每个通道能够传输高达 2.5 Gb/s 的数据。MIPI CSI-2 比 USB 3.0 更快，并具有可靠的协议来处理 1080p 到 8K 及以上的视频。此外，由于开销较低，MIPI CSI-2 具有更高的网络图像带宽。

 

由于采用多核处理器，MIPI CSI-2 接口使用的 CPU 资源更少。它是 Raspberry Pi 和 Jetson Nano 的默认相机接口。Raspberry Pi相机模块V1和V2也是基于它。

 

MIPI CSI-2 接口的限制

尽管 MIPI CSI 是一个功能强大且流行的接口，但它确实存在一些限制。例如，MIPI 相机依赖额外的驱动程序来工作。这意味着对不同图像传感器的支持有限，除非嵌入式系统制造商真正推动它！

 

MIPI的优点：

MIPI接口的信号线比DVP接口少。由于是低压差分信号，产生的干扰较小，抗干扰能力也较强。800W及以上均采用MIPI接口。智能手机摄像头接口采用MIPI。

 

怎么运行的？

通常，视觉系统中的超紧凑板支持 MIPI CSI-2，并可与多种智能传感器解决方案配合使用。此外，它还兼容许多不同的CPU板。
MIPI CSI-2 支持 MIPI D-PHY 物理层与应用处理器或片上系统 (SoC) 进行通信。它可以在两个物理层之一上实现：MIPI C-PHY℠ v2.0 或 MIPI D-PHY℠ v2.5。因此，其性能是可扩展的。

在 MIPI 相机中，相机传感器捕获图像并将图像传输到 CSI-2 主机。当图像被传输时，它作为单独的帧被放置在存储器中。每个帧都通过虚拟通道传输。然后，每个通道被分成几行——一次传输一个。因此，它允许从同一图像传感器进行完整的图像传输，但具有多个像素流。

MIPI CSI-2 使用数据包进行通信，其中包括数据格式和纠错码 (ECC) 功能。单个数据包穿过 D-PHY 层，然后分成所需数量的数据通道。D-PHY工作在高速模式下，通过通道将数据包传输到接收器。

然后，CSI-2接收器配备有D-PHY物理层来提取和解码数据包。通过高效且低成本的实施，该过程从 CSI-2 设备到主机逐帧重复。

 

USB接口

这USB接口往往充当两个系统（相机和 PC）之间的连接处。由于它以其即插即用功能而闻名，选择 USB 接口意味着您可以告别昂贵、漫长的嵌入式视觉接口开发时间和成本。USB 2.0 是较旧的版本，具有显着的技术限制。随着技术开始萎缩，其许多组件变得不兼容。USB 3.0 和 USB 3.1 Gen 1 接口的推出是为了克服 USB 2.0 接口的局限性。

USB 3.0接口

USB 3.0（和 USB 3.1 Gen 1）接口结合了不同接口的优点。其中包括即插即用兼容性和低 CPU 负载。USB 3.0 视觉工业标准还提高了高分辨率和高速相机的可靠性。

它需要最少的额外硬件并支持低带宽 - 高达每秒 40 兆字节。它的最大带宽为每秒 480 兆字节。这比 USB 2.0 快 10 倍，比 GigE 快 4 倍！其即插即用功能确保可以轻松更换嵌入式视觉设备，从而轻松更换损坏的相机。

 

 

USB 3.0 接口的限制

最大的缺点是USB 3.0接口的缺点是您无法高速运行高分辨率传感器。另一个缺点是您只能使用距离主机处理器 5 米的电缆。虽然可以使用更长的电缆，但它们都配备了“增强器”。这些电缆与工业相机的配合效果必须根据具体情况进行检查。