MIPI摄像头对比USB摄像头

MIPI摄像头对比USB摄像头

过去几年，嵌入式视觉技术已从一个热门词汇发展成为一项被广泛应用于工业、医疗、零售、娱乐和农业等行业的成熟技术。随着嵌入式视觉技术的不断发展，可供选择的摄像头接口数量也显著增加。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常用的两种接口类型。

 

MIPI接口

MIPI（移动行业处理器接口）是由 MIPI 联盟发起的一项开放标准和规范，用于移动应用处理器。MIPI摄像头模块MIPI摄像头模块常见于手机和平板电脑中，支持超过500万像素的高清分辨率。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摄像头模块已广泛应用于其他嵌入式产品，例如智能手机、行车记录仪、执法摄像头、高清微型摄像头和网络监控摄像头。

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高性能、低功耗和低电磁干扰 (EMI) 的显示器，同时减少引脚数量并保持不同供应商之间的兼容性。设计人员可以使用 MIPI DSI 为要求最苛刻的图像和视频场景提供出色的色彩渲染，并支持立体内容的传输。

 

MIPI是目前市场上最常用的摄像头与主机设备之间点对点图像和视频传输接口。这主要归功于MIPI的易用性以及其对各种高性能应用的支持能力。此外，它还具备强大的功能，例如支持1080p、4K、8K及更高分辨率的视频和图像处理。

 

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、人脸识别、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 摄像头串行接口）标准是一种高性能、高性价比且易于使用的接口。MIPI CSI-2 提供高达 10 Gb/s 的带宽，并具有四个图像数据通道——每个通道的数据传输速率最高可达 2.5 Gb/s。MIPI CSI-2 的速度比 USB 3.0 更快，并且拥有可靠的协议，能够处理从 1080p 到 8K 及更高分辨率的视频。此外，由于其开销低，MIPI CSI-2 具有更高的净图像带宽。

 

由于采用了多核处理器，MIPI CSI-2接口占用的CPU资源更少。它是树莓派和Jetson Nano的默认摄像头接口。树莓派摄像头模块V1和V2也基于此接口。

 

MIPI CSI-2接口的局限性

尽管 MIPI CSI 接口功能强大且应用广泛，但它也存在一些局限性。例如，MIPI 摄像头需要额外的驱动程序才能工作。这意味着，除非嵌入式系统制造商大力推动，否则对不同图像传感器的支持有限。

 

MIPI的优势：

MIPI接口的信号线比DVP接口少。由于它是低压差分信号，产生的干扰小，抗干扰能力也强。800W及以上的功率放大器都采用MIPI接口。智能手机摄像头接口也使用MIPI接口。

 

它是如何运作的？

通常，视觉系统中的超紧凑型电路板支持 MIPI CSI-2，并可与多种智能传感器解决方案配合使用。此外，它还兼容多种不同的 CPU 板。
MIPI CSI-2 支持 MIPI D-PHY 物理层，用于与应用处理器或片上系统 (SoC) 通信。它可以在 MIPI C-PHY℠ v2.0 或 MIPI D-PHY℠ v2.5 这两个物理层上实现。因此，其性能具有通道可扩展性。

在MIPI摄像头中，摄像头传感器捕获图像并将其传输到CSI-2主机。图像传输时，以帧的形式存储在内存中。每个帧通过虚拟通道传输。每个通道随后被分成多行，逐行传输。因此，它允许从同一个图像传感器传输完整的图像，但传输的是多个像素流。

MIPI CSI-2 使用包含数据格式和纠错码 (ECC) 功能的数据包进行通信。单个数据包首先经过 D-PHY 层，然后被分成所需数量的数据通道。D-PHY 以高速模式运行，并通过信道将数据包传输到接收器。

然后，CSI-2接收器通过D-PHY物理层提取并解码数据包。该过程通过高效且低成本的实现方式，逐帧地从CSI-2设备传输到主机。

 

USB接口

这USB接口USB接口通常作为连接相机和PC两个系统的桥梁。由于其即插即用的特性，选择USB接口意味着您可以告别嵌入式视觉接口开发过程中昂贵且耗时的开发时间和成本。较早版本的USB 2.0存在诸多技术限制。随着技术的逐渐衰落，其许多组件也开始出现不兼容的情况。USB 3.0和USB 3.1 Gen 1接口的推出正是为了克服USB 2.0接口的这些局限性。

USB 3.0接口

USB 3.0（以及 USB 3.1 Gen 1）接口融合了不同接口的优点，例如即插即用和低 CPU 占用。USB 3.0 作为视觉行业标准，也提高了其对高分辨率和高速摄像机的可靠性。

它所需的额外硬件极少，支持低带宽——最高可达每秒 40 兆字节。其最大带宽可达每秒 480 兆字节，比 USB 2.0 快 10 倍，比千兆以太网快 4 倍！其即插即用功能确保嵌入式视觉设备可以轻松更换，从而方便更换损坏的摄像头。

 

 

USB 3.0接口的局限性

最大的缺点是USB 3.0这种接口的缺点在于无法高速运行高分辨率传感器。另一个缺点是，电缆与主机处理器之间的距离只能达到 5 米。虽然有更长的电缆，但它们都配备了“信号放大器”。这些电缆与工业相机的兼容性需要根据具体情况进行测试。