Càmera MIPI vs càmera USB
Durant els darrers anys, la visió integrada ha evolucionat des d'una paraula de moda a una tecnologia àmpliament adoptada que s'utilitza en els sectors industrial, mèdic, minorista, d'entreteniment i agrícola. Amb cada fase de la seva evolució, la visió integrada ha assegurat un creixement significatiu en el nombre d'interfícies de càmera disponibles per triar. Tanmateix, malgrat els avenços tecnològics, les interfícies MIPI i USB han continuat sent els dos tipus més populars per a la majoria d'aplicacions de visió incrustades.
Interfície MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) és un estàndard obert i una especificació iniciada per MIPI Alliance per als processadors d'aplicacions mòbils.Mòduls de càmera MIPIes troben habitualment en telèfons mòbils i tauletes i admeten resolucions d'alta definició de més de 5 milions de píxels. MIPI es divideix en MIPI DSI i MIPI CSI, que corresponen als estàndards de visualització de vídeo i d'entrada de vídeo, respectivament. Actualment, els mòduls de càmeres MIPI s'utilitzen àmpliament en altres productes integrats, com ara telèfons intel·ligents, gravadores de conducció, càmeres policials, microcàmeres d'alta definició i càmeres de vigilància de xarxa.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) defineix una interfície sèrie d'alta velocitat entre un processador amfitrió i un mòdul de visualització. La interfície permet als fabricants integrar pantalles per obtenir un alt rendiment, un baix consum d'energia i una baixa interferència electromagnètica (EMI), alhora que redueix el nombre de pins i manté la compatibilitat entre diferents proveïdors. Els dissenyadors poden utilitzar MIPI DSI per proporcionar una representació de color brillant per als escenaris d'imatge i vídeo més exigents i donar suport a la transmissió de contingut estereoscòpic.
MIPI és la interfície més utilitzada al mercat actual per a la transmissió d'imatges i vídeo punt a punt entre càmeres i dispositius host. Es pot atribuir a la facilitat d'ús de MIPI i la seva capacitat de suportar una àmplia gamma d'aplicacions d'alt rendiment. També ve equipat amb funcions potents com ara 1080p, 4K, 8K i més enllà de vídeo i imatges d'alta resolució.
La interfície MIPI és una opció ideal per a aplicacions com ara dispositius de realitat virtual muntats al cap, aplicacions de trànsit intel·ligent, sistemes de reconeixement de gestos, drons, reconeixement facial, seguretat, sistemes de vigilància, etc.
Interfície MIPI CSI-2
L'estàndard MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) és una interfície d'alt rendiment, rendible i senzilla d'utilitzar. MIPI CSI-2 ofereix un ample de banda màxim de 10 Gb/s amb quatre carrils de dades d'imatge, cada carril capaç de transferir dades de fins a 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 és més ràpid que USB 3.0 i té un protocol fiable per gestionar vídeo des de 1080p fins a 8K i més enllà. A més, a causa de la seva baixa sobrecàrrega, MIPI CSI-2 té un ample de banda net d'imatge més gran.
La interfície MIPI CSI-2 utilitza menys recursos de la CPU, gràcies als seus processadors multinucli. És la interfície de càmera predeterminada per a Raspberry Pi i Jetson Nano. El mòdul de càmera Raspberry Pi V1 i V2 també es basen en ell.
Limitacions de la interfície MIPI CSI-2
Tot i que és una interfície potent i popular, MIPI CSI té algunes limitacions. Per exemple, les càmeres MIPI depenen de controladors addicionals per funcionar. Vol dir que hi ha un suport limitat per a diferents sensors d'imatge tret que els fabricants de sistemes integrats ho pretin realment!
Avantatges de MIPI:
La interfície MIPI té menys línies de senyal que la interfície DVP. Com que és un senyal diferencial de baixa tensió, la interferència generada és petita i la capacitat anti-interferència també és forta. 800W i sobretot utilitza la interfície MIPI. La interfície de la càmera del telèfon intel·ligent utilitza MIPI.
Com funciona?
Normalment, la placa ultracompacte en un sistema de visió és compatible amb MIPI CSI-2 i funciona amb una gran varietat de solucions de sensor intel·ligent. A més, és compatible amb moltes plaques CPU diferents.
MIPI CSI-2 admet la capa física MIPI D-PHY per comunicar-se amb el processador de l'aplicació o el sistema en un xip (SoC). Es pot implementar en qualsevol de les dues capes físiques: MIPI C-PHY℠ v2.0 o MIPI D-PHY℠ v2.5. Per tant, el seu rendiment és escalable per carril.
En una càmera MIPI, el sensor de la càmera captura i transmet una imatge a l'amfitrió CSI-2. Quan la imatge es transmet, es col·loca a la memòria com a fotogrames individuals. Cada fotograma es transmet a través de canals virtuals. A continuació, cada canal es divideix en línies, transmeses una a la vegada. Per tant, permet la transmissió completa d'imatges des del mateix sensor d'imatge, però amb múltiples fluxos de píxels.
MIPI CSI-2 utilitza paquets per a la comunicació que inclouen format de dades i funcionalitat de codi de correcció d'errors (ECC). Un sol paquet viatja a través de la capa D-PHY i després es divideix en el nombre de carrils de dades necessaris. D-PHY funciona en mode d'alta velocitat i transmet el paquet al receptor a través del canal.
Aleshores, el receptor CSI-2 disposa de la capa física D-PHY per extreure i descodificar el paquet. El procés es repeteix fotograma a fotograma des del dispositiu CSI-2 fins a l'amfitrió mitjançant una implementació eficient i de baix cost.
Interfície USB
ElInterfície USBtendeix a servir com a unió entre dos sistemes: la càmera i l'ordinador. Com que és conegut per les seves capacitats plug-and-play, triar la interfície USB implica que podeu dir adéu als costos i costos de desenvolupament de la vostra interfície de visió incrustada. USB 2.0, la versió anterior, té limitacions tècniques importants. A mesura que la tecnologia comença a disminuir, alguns dels seus components es tornen incompatibles. Es van llançar les interfícies USB 3.0 i USB 3.1 Gen 1 per superar les limitacions de la interfície USB 2.0.
La interfície USB 3.0 (i USB 3.1 Gen 1) combina les característiques positives de diferents interfícies. Aquests inclouen compatibilitat plug-and-play i baixa càrrega de CPU. L'estàndard industrial de visió d'USB 3.0 també augmenta la seva fiabilitat per a càmeres d'alta resolució i alta velocitat.
Requereix un mínim de maquinari addicional i admet una amplada de banda baixa: fins a 40 megabytes per segon. Té un ample de banda màxim de 480 megabytes per segon. Això és 10 vegades més ràpid que USB 2.0 i 4 vegades més ràpid que GigE! Les seves capacitats plug-and-play garanteixen que els dispositius de visió incrustats es puguin canviar amb facilitat, cosa que facilita la substitució d'una càmera danyada.
Limitacions de la interfície USB 3.0
El major desavantatge delUSB 3.0La interfície és que no podeu executar sensors d'alta resolució a gran velocitat. Un altre inconvenient és que només podeu utilitzar un cable fins a una distància de 5 metres del processador amfitrió. Tot i que hi ha cables més llargs disponibles, tots estan equipats amb "amplificadors". El bon funcionament d'aquests cables amb les càmeres industrials s'ha de comprovar per a cada cas individual.
Hora de publicació: 22-mar-2023
