MIPI-kamera vs USB-kamera
I løbet af de sidste par år har indlejret vision udviklet sig fra et buzzword til en bredt vedtaget teknologi, der bruges på tværs af industri-, medicinsk-, detail-, underholdnings- og landbrugssektorer. Med hver fase af dens udvikling har indlejret vision sikret en betydelig vækst i antallet af tilgængelige kameragrænseflader at vælge imellem. På trods af de teknologiske fremskridt er MIPI- og USB-grænseflader dog forblevet de to mest populære typer for et flertal af indlejrede vision-applikationer.
MIPI interface
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) er en åben standard og en specifikation initieret af MIPI Alliance for mobile applikationsprocessorer.MIPI kameramodulerer almindeligt forekommende i mobiltelefoner og tablets og understøtter high-definition opløsninger på mere end 5 millioner pixels. MIPI er opdelt i MIPI DSI og MIPI CSI, som svarer til henholdsvis videodisplay og videoinputstandarder. På nuværende tidspunkt bruges MIPI-kameramoduler i vid udstrækning i andre indlejrede produkter, såsom smartphones, køreoptagere, retshåndhævelseskameraer, high-definition mikrokameraer og netværksovervågningskameraer.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) definerer en højhastigheds seriel grænseflade mellem en værtsprocessor og et skærmmodul. Interfacet gør det muligt for producenterne at integrere skærme med høj ydeevne, lavt strømforbrug og lav elektromagnetisk interferens (EMI), samtidig med at antallet af pinde reduceres og kompatibiliteten mellem forskellige leverandører opretholdes. Designere kan bruge MIPI DSI til at levere strålende farvegengivelse til de mest krævende billed- og videoscenarier og understøtte transmissionen af stereoskopisk indhold.
MIPI er den mest almindeligt anvendte grænseflade på dagens marked til punkt-til-punkt billed- og videotransmission mellem kameraer og værtsenheder. Det kan tilskrives MIPI's brugervenlighed og dets evne til at understøtte en bred vifte af højtydende applikationer. Den er også udstyret med kraftfulde funktioner såsom 1080p, 4K, 8K og mere video og højopløselig billedbehandling.
MIPI-grænsefladen er et ideelt valg til applikationer som hovedmonterede virtual reality-enheder, smarte trafikapplikationer, gestusgenkendelsessystemer, droner, ansigtsgenkendelse, sikkerhed, overvågningssystemer osv.
MIPI CSI-2 interface
MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) standarden er en højtydende, omkostningseffektiv og brugervenlig grænseflade. MIPI CSI-2 tilbyder en maksimal båndbredde på 10 Gb/s med fire billeddatabaner - hver bane er i stand til at overføre data op til 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 er hurtigere end USB 3.0 og har en pålidelig protokol til at håndtere video fra 1080p til 8K og derover. På grund af dens lave overhead har MIPI CSI-2 desuden en højere netto billedbåndbredde.
MIPI CSI-2-grænsefladen bruger færre ressourcer fra CPU'en - takket være dens multi-core processorer. Det er standardkameragrænsefladen til Raspberry Pi og Jetson Nano. Raspberry Pi-kameramodulet V1 og V2 er også baseret på det.
Begrænsninger af MIPI CSI-2 Interface
Selvom det er en kraftfuld og populær grænseflade, kommer MIPI CSI med et par begrænsninger. For eksempel er MIPI-kameraer afhængige af ekstra drivere for at fungere. Det betyder, at der er begrænset understøttelse af forskellige billedsensorer, medmindre producenter af indlejrede systemer virkelig presser på!
Fordele ved MIPI:
MIPI-grænsefladen har færre signallinjer end DVP-grænsefladen. Fordi det er et lavspændingsdifferentialsignal, er den genererede interferens lille, og anti-interferensevnen er også stærk. 800W og frem for alt brug MIPI interface. Smartphone-kameragrænsefladen bruger MIPI.
Hvordan virker det?
Typisk understøtter det ultrakompakte board i et vision-system MIPI CSI-2 og arbejder med en lang række intelligente sensorløsninger. Desuden er den kompatibel med mange forskellige CPU-kort.
MIPI CSI-2 understøtter MIPI D-PHY fysiske lag til at kommunikere til applikationsprocessoren eller System on a Chip (SoC). Det kan implementeres på et af de to fysiske lag: MIPI C-PHY℠ v2.0 eller MIPI D-PHY℠ v2.5. Derfor er dens ydeevne bane-skalerbar.
I et MIPI-kamera optager og transmitterer kamerasensoren et billede til CSI-2-værten. Når billedet transmitteres, placeres det i hukommelsen som individuelle rammer. Hver frame transmitteres gennem virtuelle kanaler. Hver kanal opdeles derefter i linjer - transmitteret en ad gangen. Derfor tillader den fuldstændig billedtransmission fra den samme billedsensor - men med flere pixelstrømme.
MIPI CSI-2 bruger pakker til kommunikation, der inkluderer dataformat og fejlkorrektionskode (ECC) funktionalitet. En enkelt pakke rejser gennem D-PHY-laget og opdeles derefter i antallet af nødvendige databaner. D-PHY fungerer i højhastighedstilstand og sender pakken til modtageren gennem kanalen.
Derefter er CSI-2-modtageren forsynet med D-PHY fysisk lag til at udtrække og afkode pakken. Processen gentages billede for billede fra CSI-2-enheden til værten gennem en effektiv og billig implementering.
USB interface
DeUSB interfacehar en tendens til at fungere som forbindelsespunktet mellem to systemer - kameraet og pc'en. Da det er kendt for sine plug-and-play-muligheder, indebærer valget af USB-grænsefladen, at du kan sige farvel til dyre, lange udviklingstider og omkostninger for din indlejrede vision-grænseflade. USB 2.0, den ældre version, har betydelige tekniske begrænsninger. Efterhånden som teknologien begynder at aftage, bliver en række af dens komponenter inkompatible. USB 3.0- og USB 3.1 Gen 1-grænseflader blev lanceret for at overvinde begrænsningerne ved USB 2.0-grænsefladen.
USB 3.0-grænsefladen (og USB 3.1 Gen 1) kombinerer de positive egenskaber ved forskellige grænseflader. Disse inkluderer plug-and-play-kompatibilitet og lav CPU-belastning. Den industrielle visionstandard for USB 3.0 øger også dens pålidelighed for højopløsnings- og højhastighedskameraer.
Det kræver minimalt med ekstra hardware og understøtter lav båndbredde – op til 40 megabyte i sekundet. Den har en maksimal båndbredde på 480 megabyte i sekundet. Dette er 10 gange hurtigere end USB 2.0 og 4 gange hurtigere end GigE! Dens plug-and-play-funktioner sikrer, at indlejrede vision-enheder nemt kan skiftes ud - hvilket gør det nemt at udskifte et beskadiget kamera.
Begrænsninger for USB 3.0-interface
Den største ulempe vedUSB 3.0interface er, at du ikke kan køre højopløselige sensorer ved høj hastighed. En anden ulempe er, at du kun kan bruge et kabel op til en afstand på 5 meter fra værtsprocessoren. Mens længere kabler er tilgængelige, er de alle udstyret med "boostere". Hvor godt disse kabler fungerer sammen med industrielle kameraer, skal kontrolleres for hvert enkelt tilfælde.
Post tid: Mar-22-2023
