دوربین MIPI در مقابل دوربین USB

دوربین MIPI در مقابل دوربین USB

در طول چند سال گذشته، چشم انداز تعبیه شده از یک کلمه رایج به یک فناوری به طور گسترده مورد استفاده در بخش های صنعتی، پزشکی، خرده فروشی، سرگرمی و کشاورزی تبدیل شده است. با هر مرحله از تکامل، دید تعبیه شده رشد قابل توجهی را در تعداد رابط های دوربین در دسترس برای انتخاب تضمین کرده است. با این حال، علی‌رغم پیشرفت‌های تکنولوژیکی، رابط‌های MIPI و USB همچنان دو نوع محبوب برای اکثر برنامه‌های بینایی جاسازی شده باقی مانده‌اند.

 

رابط MIPI

MIPI (Industry Processor Interface) یک استاندارد باز و مشخصاتی است که توسط اتحاد MIPI برای پردازنده های برنامه های تلفن همراه آغاز شده است.ماژول های دوربین MIPIمعمولاً در تلفن‌های همراه و تبلت‌ها یافت می‌شوند و از وضوح بالا با وضوح بیش از 5 میلیون پیکسل پشتیبانی می‌کنند. MIPI به MIPI DSI و MIPI CSI تقسیم می شود که به ترتیب با استانداردهای نمایش ویدیو و ورودی ویدیو مطابقت دارند. در حال حاضر، ماژول های دوربین MIPI به طور گسترده در سایر محصولات تعبیه شده مانند تلفن های هوشمند، ضبط کننده های رانندگی، دوربین های مجری قانون، دوربین های میکرو با کیفیت بالا و دوربین های نظارت شبکه استفاده می شوند.

رابط سریال نمایشگر MIPI (MIPI DSI®) یک رابط سریال پرسرعت بین یک پردازنده میزبان و یک ماژول نمایش را تعریف می کند. این رابط به تولیدکنندگان امکان می دهد نمایشگرها را برای عملکرد بالا، مصرف انرژی کم و تداخل الکترومغناطیسی کم (EMI) یکپارچه کنند، در حالی که تعداد پین ها را کاهش می دهد و سازگاری بین تامین کنندگان مختلف را حفظ می کند. طراحان می توانند از MIPI DSI برای ارائه رندر رنگی درخشان برای سخت ترین سناریوهای تصویر و ویدئو و پشتیبانی از انتقال محتوای استریوسکوپی استفاده کنند.

 

MIPI رایج ترین رابط کاربری در بازار امروزی برای انتقال تصویر و ویدئو نقطه به نقطه بین دوربین ها و دستگاه های میزبان است. می توان آن را به سهولت استفاده MIPI و توانایی آن در پشتیبانی از طیف وسیعی از برنامه های کاربردی با کارایی بالا نسبت داد. همچنین به ویژگی های قدرتمندی مانند 1080p، 4K، 8K و فراتر از ویدئو و تصویربرداری با وضوح بالا مجهز شده است.

 

رابط MIPI یک انتخاب ایده آل برای برنامه هایی مانند دستگاه های واقعیت مجازی روی سر، برنامه های کاربردی ترافیک هوشمند، سیستم های تشخیص حرکت، هواپیماهای بدون سرنشین، تشخیص چهره، امنیت، سیستم های نظارت و غیره است.

 

رابط MIPI CSI-2

استاندارد MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) یک رابط کاربری با کارایی بالا، مقرون به صرفه و ساده برای استفاده است. MIPI CSI-2 حداکثر پهنای باند 10 گیگابیت بر ثانیه را با چهار خط داده تصویر ارائه می دهد - هر خط قادر به انتقال داده تا 2.5 گیگابیت بر ثانیه است. MIPI CSI-2 سریعتر از USB 3.0 است و دارای یک پروتکل قابل اعتماد برای مدیریت ویدیو از 1080p تا 8K و بالاتر است. علاوه بر این، به دلیل سربار کم، MIPI CSI-2 دارای پهنای باند تصویر خالص بالاتری است.

 

رابط MIPI CSI-2 از منابع کمتری از CPU استفاده می کند - به لطف پردازنده های چند هسته ای آن. این رابط دوربین پیش فرض Raspberry Pi و Jetson Nano است. ماژول دوربین Raspberry Pi V1 و V2 نیز بر اساس آن ساخته شده است.

 

محدودیت های رابط MIPI CSI-2

حتی اگر یک رابط قدرتمند و محبوب است، MIPI CSI با چند محدودیت همراه است. به عنوان مثال، دوربین های MIPI برای کار به درایورهای اضافی متکی هستند. این بدان معناست که پشتیبانی محدودی از سنسورهای تصویر مختلف وجود دارد، مگر اینکه سازندگان سیستم های جاسازی شده واقعاً برای آن تلاش کنند!

 

مزایای MIPI:

رابط MIPI خطوط سیگنال کمتری نسبت به رابط DVP دارد. از آنجایی که یک سیگنال دیفرانسیل ولتاژ پایین است، تداخل ایجاد شده کم است و توانایی ضد تداخل نیز قوی است. 800 وات و بالاتر از همه از رابط MIPI استفاده کنید. رابط دوربین گوشی هوشمند از MIPI استفاده می کند.

 

چگونه کار می کند؟

به طور معمول، برد فوق فشرده در یک سیستم بینایی از MIPI CSI-2 پشتیبانی می کند و با طیف بالایی از راه حل های حسگر هوشمند کار می کند. علاوه بر این، با بسیاری از بردهای CPU مختلف سازگار است.
MIPI CSI-2 از لایه فیزیکی MIPI D-PHY برای ارتباط با پردازنده برنامه یا سیستم روی تراشه (SoC) پشتیبانی می کند. می توان آن را روی هر یک از دو لایه فیزیکی پیاده سازی کرد: MIPI C-PHY℠ v2.0 یا MIPI D-PHY℠ v2.5. بنابراین، عملکرد آن مقیاس پذیر است.

در دوربین MIPI، سنسور دوربین تصویری را به میزبان CSI-2 می‌گیرد و ارسال می‌کند. هنگامی که تصویر منتقل می شود، به عنوان فریم های جداگانه در حافظه قرار می گیرد. هر فریم از طریق کانال های مجازی منتقل می شود. سپس هر کانال به خطوط تقسیم می شود - یک به یک ارسال می شود. از این رو، امکان انتقال کامل تصویر از همان سنسور تصویر را فراهم می کند - اما با جریان های پیکسلی متعدد.

MIPI CSI-2 از بسته هایی برای ارتباط استفاده می کند که شامل فرمت داده ها و عملکرد کد تصحیح خطا (ECC) است. یک بسته منفرد از لایه D-PHY عبور می کند و سپس به تعداد خطوط داده مورد نیاز تقسیم می شود. D-PHY در حالت پرسرعت عمل می کند و بسته را از طریق کانال به گیرنده ارسال می کند.

سپس، گیرنده CSI-2 با لایه فیزیکی D-PHY برای استخراج و رمزگشایی بسته ارائه می شود. این فرآیند فریم به فریم از دستگاه CSI-2 به میزبان از طریق اجرای کارآمد و کم هزینه تکرار می شود.

 

رابط USB

اینرابط USBتمایل دارد به عنوان محل اتصال بین دو سیستم - دوربین و رایانه شخصی عمل کند. از آنجایی که به دلیل قابلیت‌های plug-and-play معروف است، انتخاب رابط USB به این معنی است که می‌توانید با زمان‌ها و هزینه‌های توسعه گران قیمت و طولانی برای رابط دید تعبیه‌شده خود خداحافظی کنید. USB 2.0، نسخه قدیمی تر، محدودیت های فنی قابل توجهی دارد. همانطور که این فناوری شروع به کاهش می کند، تعدادی از اجزای آن ناسازگار می شوند. رابط های USB 3.0 و USB 3.1 Gen 1 برای غلبه بر محدودیت های رابط USB 2.0 راه اندازی شدند.

رابط USB 3.0

رابط USB 3.0 (و USB 3.1 Gen 1) ویژگی های مثبت رابط های مختلف را ترکیب می کند. این موارد شامل سازگاری با پلاگین و بازی و بار کم CPU است. استاندارد صنعتی ویژن USB 3.0 همچنین قابلیت اطمینان آن را برای دوربین های با وضوح بالا و سرعت بالا افزایش می دهد.

به حداقل سخت افزار اضافی نیاز دارد و از پهنای باند کم - تا 40 مگابایت در ثانیه پشتیبانی می کند. حداکثر پهنای باند آن 480 مگابایت بر ثانیه است. این 10 برابر سریعتر از USB 2.0 و 4 برابر سریعتر از GigE است! قابلیت‌های plug-and-play آن تضمین می‌کند که دستگاه‌های بینایی تعبیه‌شده را می‌توان به راحتی تعویض کرد – تعویض دوربین آسیب‌دیده را آسان می‌کند.

 

 

محدودیت های رابط USB 3.0

بزرگترین نقطه ضعفUSB 3.0رابط کاربری این است که شما نمی توانید سنسورهای با وضوح بالا را با سرعت بالا اجرا کنید. یکی دیگر از مشکلات این است که شما فقط می توانید از کابل تا فاصله 5 متری از پردازنده میزبان استفاده کنید. در حالی که کابل‌های طولانی‌تر در دسترس هستند، همه آنها مجهز به "تقویت کننده" هستند. اینکه چگونه این کابل ها با دوربین های صنعتی خوب کار می کنند باید برای هر مورد بررسی شود.