Κάμερα MIPI έναντι κάμερας USB
Τα τελευταία χρόνια, το ενσωματωμένο όραμα έχει εξελιχθεί από ένα τσιτάτο σε μια ευρέως υιοθετημένη τεχνολογία που χρησιμοποιείται σε τομείς της βιομηχανίας, της ιατρικής, του λιανικού εμπορίου, της ψυχαγωγίας και της γεωργίας. Με κάθε φάση της εξέλιξής του, η ενσωματωμένη όραση έχει εξασφαλίσει σημαντική αύξηση στον αριθμό των διασυνδέσεων κάμερας που είναι διαθέσιμες για να διαλέξετε. Ωστόσο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις, οι διεπαφές MIPI και USB έχουν παραμείνει οι δύο πιο δημοφιλείς τύποι για την πλειονότητα των εφαρμογών ενσωματωμένης όρασης.
Διεπαφή MIPI
Το MIPI (Mobile Industry Processor Interface) είναι ένα ανοιχτό πρότυπο και μια προδιαγραφή που ξεκίνησε από τη MIPI Alliance για επεξεργαστές εφαρμογών για κινητές συσκευές.Μονάδες κάμερας MIPIβρίσκονται συνήθως σε κινητά τηλέφωνα και tablet και υποστηρίζουν αναλύσεις υψηλής ευκρίνειας άνω των 5 εκατομμυρίων pixel. Το MIPI χωρίζεται σε MIPI DSI και MIPI CSI, που αντιστοιχούν σε πρότυπα προβολής βίντεο και εισόδου βίντεο, αντίστοιχα. Προς το παρόν, οι μονάδες κάμερας MIPI χρησιμοποιούνται ευρέως σε άλλα ενσωματωμένα προϊόντα, όπως smartphone, συσκευές εγγραφής οδήγησης, κάμερες επιβολής του νόμου, μικροκάμερες υψηλής ευκρίνειας και κάμερες παρακολούθησης δικτύου.
Το MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) ορίζει μια σειριακή διεπαφή υψηλής ταχύτητας μεταξύ ενός κεντρικού επεξεργαστή και μιας μονάδας οθόνης. Η διεπαφή επιτρέπει στους κατασκευαστές να ενσωματώνουν οθόνες υψηλής απόδοσης, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και χαμηλών ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών (EMI), ενώ μειώνει τον αριθμό των ακίδων και διατηρεί τη συμβατότητα μεταξύ διαφορετικών προμηθευτών. Οι σχεδιαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν το MIPI DSI για να παρέχουν λαμπερή χρωματική απόδοση για τα πιο απαιτητικά σενάρια εικόνας και βίντεο και να υποστηρίζουν τη μετάδοση στερεοσκοπικού περιεχομένου.
Το MIPI είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη διεπαφή στη σημερινή αγορά για μετάδοση εικόνας και βίντεο από σημείο σε σημείο μεταξύ καμερών και συσκευών υποδοχής. Μπορεί να αποδοθεί στην ευκολία χρήσης του MIPI και στην ικανότητά του να υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών υψηλής απόδοσης. Έρχεται επίσης εξοπλισμένο με ισχυρά χαρακτηριστικά όπως 1080p, 4K, 8K και πέρα από βίντεο και απεικόνιση υψηλής ανάλυσης.
Η διεπαφή MIPI είναι ιδανική επιλογή για εφαρμογές όπως συσκευές εικονικής πραγματικότητας που τοποθετούνται στο κεφάλι, εφαρμογές έξυπνης κυκλοφορίας, συστήματα αναγνώρισης χειρονομιών, drones, αναγνώριση προσώπου, ασφάλεια, συστήματα επιτήρησης κ.λπ.
Διεπαφή MIPI CSI-2
Το πρότυπο MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) είναι μια διεπαφή υψηλής απόδοσης, οικονομικά αποδοτική και απλή στη χρήση. Το MIPI CSI-2 προσφέρει μέγιστο εύρος ζώνης 10 Gb/s με τέσσερις λωρίδες δεδομένων εικόνας – κάθε λωρίδα μπορεί να μεταφέρει δεδομένα έως και 2,5 Gb/s. Το MIPI CSI-2 είναι ταχύτερο από το USB 3.0 και διαθέτει αξιόπιστο πρωτόκολλο για τη διαχείριση βίντεο από 1080p έως 8K και άνω. Επιπλέον, λόγω της χαμηλής επιβάρυνσης του, το MIPI CSI-2 έχει υψηλότερο εύρος ζώνης καθαρής εικόνας.
Η διεπαφή MIPI CSI-2 χρησιμοποιεί λιγότερους πόρους από την CPU – χάρη στους πολυπύρηνους επεξεργαστές της. Είναι η προεπιλεγμένη διεπαφή κάμερας για το Raspberry Pi και το Jetson Nano. Σε αυτό βασίζονται επίσης οι μονάδες κάμερας Raspberry Pi V1 και V2.
Περιορισμοί της διεπαφής MIPI CSI-2
Παρόλο που είναι μια ισχυρή και δημοφιλής διεπαφή, το MIPI CSI έρχεται με μερικούς περιορισμούς. Για παράδειγμα, οι κάμερες MIPI βασίζονται σε επιπλέον προγράμματα οδήγησης για να λειτουργήσουν. Σημαίνει ότι υπάρχει περιορισμένη υποστήριξη για διαφορετικούς αισθητήρες εικόνας, εκτός εάν οι κατασκευαστές ενσωματωμένων συστημάτων πιέσουν πραγματικά για αυτό!
Πλεονεκτήματα του MIPI:
Η διεπαφή MIPI έχει λιγότερες γραμμές σήματος από τη διεπαφή DVP. Επειδή είναι ένα διαφορικό σήμα χαμηλής τάσης, οι παρεμβολές που δημιουργούνται είναι μικρές και η ικανότητα κατά των παρεμβολών είναι επίσης ισχυρή. 800W και πάνω απ' όλα χρησιμοποιούν διεπαφή MIPI. Η διεπαφή κάμερας smartphone χρησιμοποιεί MIPI.
Πώς λειτουργεί;
Συνήθως, η εξαιρετικά συμπαγής πλακέτα σε ένα σύστημα όρασης υποστηρίζει το MIPI CSI-2 και λειτουργεί με ένα μεγάλο εύρος λύσεων έξυπνων αισθητήρων. Επιπλέον, είναι συμβατό με πολλές διαφορετικές πλακέτες CPU.
Το MIPI CSI-2 υποστηρίζει το φυσικό επίπεδο MIPI D-PHY για επικοινωνία με τον επεξεργαστή εφαρμογών ή το σύστημα σε ένα τσιπ (SoC). Μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε από τα δύο φυσικά επίπεδα: MIPI C-PHY℠ v2.0 ή MIPI D-PHY℠ v2.5. Επομένως, η απόδοσή του είναι κλιμακούμενη κατά λωρίδα.
Σε μια κάμερα MIPI, ο αισθητήρας κάμερας καταγράφει και μεταδίδει μια εικόνα στον κεντρικό υπολογιστή CSI-2. Όταν η εικόνα μεταδίδεται, τοποθετείται στη μνήμη ως μεμονωμένα καρέ. Κάθε καρέ μεταδίδεται μέσω εικονικών καναλιών. Στη συνέχεια, κάθε κανάλι χωρίζεται σε γραμμές - μεταδίδονται μία κάθε φορά. Ως εκ τούτου, επιτρέπει την πλήρη μετάδοση εικόνας από τον ίδιο αισθητήρα εικόνας – αλλά με πολλαπλές ροές pixel.
Το MIPI CSI-2 χρησιμοποιεί πακέτα για επικοινωνία που περιλαμβάνουν τη μορφή δεδομένων και τη λειτουργία κωδικού διόρθωσης σφάλματος (ECC). Ένα μόνο πακέτο ταξιδεύει μέσω του επιπέδου D-PHY και στη συνέχεια χωρίζεται στον αριθμό των απαιτούμενων λωρίδων δεδομένων. Το D-PHY λειτουργεί σε λειτουργία υψηλής ταχύτητας και μεταδίδει το πακέτο στον δέκτη μέσω του καναλιού.
Στη συνέχεια, ο δέκτης CSI-2 παρέχεται με φυσικό στρώμα D-PHY για εξαγωγή και αποκωδικοποίηση του πακέτου. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται καρέ προς καρέ από τη συσκευή CSI-2 στον κεντρικό υπολογιστή μέσω μιας αποτελεσματικής και χαμηλού κόστους υλοποίησης.
Διασύνδεση USB
ΟΔιασύνδεση USBτείνει να χρησιμεύει ως σύνδεσμος μεταξύ δύο συστημάτων – της κάμερας και του υπολογιστή. Δεδομένου ότι είναι γνωστό για τις δυνατότητές του plug-and-play, η επιλογή της διεπαφής USB σημαίνει ότι μπορείτε να πείτε αντίο στους δαπανηρούς, δύσκολους χρόνους ανάπτυξης και στο κόστος για την ενσωματωμένη διεπαφή όρασής σας. Το USB 2.0, η παλαιότερη έκδοση, έχει σημαντικούς τεχνικούς περιορισμούς. Καθώς η τεχνολογία αρχίζει να μειώνεται, ορισμένα από τα συστατικά της γίνονται ασύμβατα. Οι διεπαφές USB 3.0 και USB 3.1 Gen 1 κυκλοφόρησαν για να ξεπεραστούν οι περιορισμοί της διεπαφής USB 2.0.
Η διεπαφή USB 3.0 (και USB 3.1 Gen 1) συνδυάζει τα θετικά χαρακτηριστικά διαφορετικών διεπαφών. Αυτά περιλαμβάνουν συμβατότητα plug-and-play και χαμηλό φορτίο CPU. Το βιομηχανικό πρότυπο όρασης USB 3.0 αυξάνει επίσης την αξιοπιστία του για κάμερες υψηλής ανάλυσης και υψηλής ταχύτητας.
Απαιτεί ελάχιστο πρόσθετο υλικό και υποστηρίζει χαμηλό εύρος ζώνης – έως και 40 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Έχει μέγιστο εύρος ζώνης 480 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Αυτό είναι 10 φορές πιο γρήγορο από το USB 2.0 και 4 φορές πιο γρήγορο από το GigE! Οι δυνατότητες plug-and-play διασφαλίζουν ότι οι ενσωματωμένες συσκευές όρασης μπορούν να αντικατασταθούν εύκολα – καθιστώντας εύκολη την αντικατάσταση μιας κατεστραμμένης κάμερας.
Περιορισμοί της διεπαφής USB 3.0
Το μεγαλύτερο μειονέκτημα τουUSB 3.0διεπαφή είναι ότι δεν μπορείτε να εκτελέσετε αισθητήρες υψηλής ανάλυσης σε υψηλή ταχύτητα. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα καλώδιο μόνο σε απόσταση 5 μέτρων από τον κεντρικό επεξεργαστή. Ενώ είναι διαθέσιμα μακρύτερα καλώδια, όλα είναι εξοπλισμένα με "ενισχυτές". Το πόσο καλά λειτουργούν αυτά τα καλώδια με τις βιομηχανικές κάμερες πρέπει να ελέγχεται για κάθε μεμονωμένη περίπτωση.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-22-2023
