Fotocamera MIPI e fotocamera USB

Fotocamera MIPI e fotocamera USB

Negli ultimi anni, la visione integrata si è evoluta da una parola d'ordine a una tecnologia ampiamente adottata e utilizzata nei settori industriale, medico, della vendita al dettaglio, dell'intrattenimento e dell'agricoltura. In ogni fase della sua evoluzione, la visione integrata ha garantito una crescita significativa nel numero di interfacce per fotocamere tra cui scegliere. Tuttavia, nonostante i progressi tecnologici, le interfacce MIPI e USB sono rimaste i due tipi più popolari per la maggior parte delle applicazioni di visione integrata.

 

Interfaccia MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) è uno standard aperto e una specifica avviata dalla MIPI Alliance per i processori di applicazioni mobili.Moduli fotocamera MIPIsi trovano comunemente nei telefoni cellulari e nei tablet e supportano risoluzioni ad alta definizione di oltre 5 milioni di pixel. MIPI è diviso in MIPI DSI e MIPI CSI, che corrispondono rispettivamente agli standard di visualizzazione video e di ingresso video. Attualmente, i moduli fotocamera MIPI sono ampiamente utilizzati in altri prodotti integrati, come smartphone, registratori di guida, telecamere delle forze dell'ordine, microcamere ad alta definizione e telecamere di sorveglianza di rete.

MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) definisce un'interfaccia seriale ad alta velocità tra un processore host e un modulo display. L'interfaccia consente ai produttori di integrare display per prestazioni elevate, basso consumo energetico e basse interferenze elettromagnetiche (EMI), riducendo al contempo il numero di pin e mantenendo la compatibilità tra diversi fornitori. I progettisti possono utilizzare MIPI DSI per fornire una resa cromatica brillante per gli scenari di immagini e video più impegnativi e supportare la trasmissione di contenuti stereoscopici.

 

MIPI è l'interfaccia più comunemente utilizzata nel mercato odierno per la trasmissione di immagini e video punto a punto tra telecamere e dispositivi host. Può essere attribuito alla facilità d'uso di MIPI e alla sua capacità di supportare un'ampia gamma di applicazioni ad alte prestazioni. Inoltre è dotato di potenti funzionalità come video 1080p, 4K, 8K e oltre e immagini ad alta risoluzione.

 

L'interfaccia MIPI è la scelta ideale per applicazioni come dispositivi di realtà virtuale montati sulla testa, applicazioni di traffico intelligente, sistemi di riconoscimento dei gesti, droni, riconoscimento facciale, sicurezza, sistemi di sorveglianza, ecc.

 

Interfaccia MIPI CSI-2

Lo standard MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) è un'interfaccia ad alte prestazioni, economica e semplice da usare. MIPI CSI-2 offre una larghezza di banda massima di 10 Gb/s con quattro corsie di dati immagine, ciascuna linea in grado di trasferire dati fino a 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 è più veloce di USB 3.0 e dispone di un protocollo affidabile per gestire video da 1080p a 8K e oltre. Inoltre, grazie al basso sovraccarico, MIPI CSI-2 ha una larghezza di banda netta dell'immagine più elevata.

 

L'interfaccia MIPI CSI-2 utilizza meno risorse della CPU, grazie ai suoi processori multi-core. È l'interfaccia della fotocamera predefinita per Raspberry Pi e Jetson Nano. Anche i moduli fotocamera Raspberry Pi V1 e V2 si basano su di esso.

 

Limitazioni dell'interfaccia MIPI CSI-2

Anche se è un'interfaccia potente e popolare, MIPI CSI presenta alcune limitazioni. Ad esempio, le fotocamere MIPI si affidano a driver aggiuntivi per funzionare. Ciò significa che il supporto per i diversi sensori di immagine è limitato, a meno che i produttori di sistemi embedded non lo spingano davvero!

 

Vantaggi del MIPI:

L'interfaccia MIPI ha meno linee di segnale rispetto all'interfaccia DVP. Poiché si tratta di un segnale differenziale a bassa tensione, l'interferenza generata è piccola e anche la capacità anti-interferenza è forte. 800W e soprattutto utilizzano l'interfaccia MIPI. L'interfaccia della fotocamera dello smartphone utilizza MIPI.

 

Come funziona?

In genere, la scheda ultracompatta in un sistema di visione supporta MIPI CSI-2 e funziona con un'ampia gamma di soluzioni di sensori intelligenti. Inoltre, è compatibile con molte diverse schede CPU.
MIPI CSI-2 supporta il livello fisico MIPI D-PHY per comunicare con il processore dell'applicazione o System on a Chip (SoC). Può essere implementato su uno dei due livelli fisici: MIPI C-PHY℠ v2.0 o MIPI D-PHY℠ v2.5. Pertanto, le sue prestazioni sono scalabili in corsia.

In una fotocamera MIPI, il sensore della fotocamera acquisisce e trasmette un'immagine all'host CSI-2. Quando l'immagine viene trasmessa, viene memorizzata come singoli fotogrammi. Ogni frame viene trasmesso attraverso canali virtuali. Ogni canale viene quindi suddiviso in linee, trasmesse una alla volta. Pertanto, consente la trasmissione completa dell'immagine dallo stesso sensore immagine, ma con più flussi di pixel.

MIPI CSI-2 utilizza pacchetti per la comunicazione che includono il formato dei dati e la funzionalità ECC (Error Correction Code). Un singolo pacchetto viaggia attraverso lo strato D-PHY e quindi si divide nel numero di corsie dati richieste. D-PHY funziona in modalità ad alta velocità e trasmette il pacchetto al ricevitore attraverso il canale.

Quindi, il ricevitore CSI-2 è dotato di livello fisico D-PHY per estrarre e decodificare il pacchetto. Il processo viene ripetuto fotogramma per fotogramma dal dispositivo CSI-2 all'host attraverso un'implementazione efficiente e a basso costo.

 

Interfaccia USB

ILInterfaccia USBtende a fungere da giunzione tra due sistemi: la fotocamera e il PC. Poiché è ben nota per le sue funzionalità plug-and-play, la scelta dell'interfaccia USB implica che puoi dire addio ai tempi e ai costi di sviluppo costosi e prolungati per la tua interfaccia di visione integrata. USB 2.0, la versione precedente, presenta notevoli limitazioni tecniche. Man mano che la tecnologia inizia a diminuire, alcuni dei suoi componenti diventano incompatibili. Le interfacce USB 3.0 e USB 3.1 Gen 1 sono state lanciate per superare i limiti dell'interfaccia USB 2.0.

Interfaccia USB 3.0

L'interfaccia USB 3.0 (e USB 3.1 Gen 1) combina le caratteristiche positive di diverse interfacce. Questi includono la compatibilità plug-and-play e un basso carico della CPU. Lo standard industriale di visione USB 3.0 ne aumenta anche l'affidabilità per le telecamere ad alta risoluzione e ad alta velocità.

Richiede un hardware aggiuntivo minimo e supporta una larghezza di banda ridotta, fino a 40 megabyte al secondo. Ha una larghezza di banda massima di 480 megabyte al secondo. Questo è 10 volte più veloce di USB 2.0 e 4 volte più veloce di GigE! Le sue funzionalità plug-and-play garantiscono che i dispositivi di visione integrati possano essere sostituiti con facilità, semplificando la sostituzione di una fotocamera danneggiata.

 

 

Limitazioni dell'interfaccia USB 3.0

Il più grande svantaggio diUSB 3.0interfaccia è che non è possibile far funzionare sensori ad alta risoluzione ad alta velocità. Un altro inconveniente è che è possibile utilizzare un cavo solo fino a una distanza di 5 metri dal processore host. Sebbene siano disponibili cavi più lunghi, sono tutti dotati di “booster”. Il modo in cui questi cavi funzionano insieme alle telecamere industriali deve essere verificato caso per caso.