מצלמת MIPI לעומת מצלמת USB

מצלמת MIPI לעומת מצלמת USB

במהלך השנים האחרונות, חזון משובץ התפתח ממילת באז לטכנולוגיה מאומצת בשימוש נרחב במגזרי תעשייה, רפואה, קמעונאות, בידור וחקלאות. עם כל שלב של התפתחותו, ראייה משובצת הבטיחה צמיחה משמעותית במספר ממשקי המצלמה הזמינים לבחירה. עם זאת, למרות ההתקדמות הטכנולוגית, ממשקי MIPI ו-USB נותרו שני הסוגים הפופולריים ביותר עבור רוב יישומי הראייה המשובצים.

 

ממשק MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) הוא תקן פתוח ומפרט שיזם MIPI Alliance עבור מעבדי יישומים ניידים.מודולי מצלמת MIPIנמצאים בדרך כלל בטלפונים ניידים ובטאבלטים, ותומכים ברזולוציות בחדות גבוהה של יותר מ-5 מיליון פיקסלים. MIPI מחולק ל-MIPI DSI ו-MIPI CSI, התואמים לתקני תצוגת וידאו וקלט וידאו, בהתאמה. כיום, מודולי מצלמת MIPI נמצאים בשימוש נרחב במוצרים משובצים אחרים, כגון סמארטפונים, מקליט נהיגה, מצלמות אכיפת החוק, מצלמות מיקרו בחדות גבוהה ומצלמות מעקב רשת.

MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI ® ) מגדיר ממשק טורי במהירות גבוהה בין מעבד מארח למודול תצוגה. הממשק מאפשר ליצרנים לשלב צגים לביצועים גבוהים, צריכת חשמל נמוכה והפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) נמוכה, תוך הפחתת ספירת הפינים ושמירה על תאימות בין ספקים שונים. מעצבים יכולים להשתמש ב-MIPI DSI כדי לספק עיבוד צבעים מבריק עבור תרחישי התמונה והווידאו התובעניים ביותר ולתמוך בהעברת תוכן סטריאוסקופי.

 

MIPI הוא הממשק הנפוץ ביותר בשוק של ימינו להעברת תמונה ווידאו מנקודה לנקודה בין מצלמות ומכשירים מארח. ניתן לייחס זאת לקלות השימוש של MIPI וליכולתה לתמוך במגוון רחב של יישומים בעלי ביצועים גבוהים. הוא מצויד גם בתכונות עוצמתיות כגון 1080p, 4K, 8K ואילך וידאו והדמיה ברזולוציה גבוהה.

 

ממשק MIPI הוא בחירה אידיאלית עבור יישומים כמו מכשירי מציאות מדומה מותקנת בראש, יישומי תנועה חכמה, מערכות זיהוי מחוות, רחפנים, זיהוי פנים, אבטחה, מערכות מעקב וכו'.

 

ממשק MIPI CSI-2

תקן MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) הוא ממשק בעל ביצועים גבוהים, חסכוני ופשוט לשימוש. MIPI CSI-2 מציע רוחב פס מרבי של 10 Gb/s עם ארבעה נתיבי נתוני תמונה - כל נתיב מסוגל להעביר נתונים עד 2.5 Gb/s. MIPI CSI-2 מהיר יותר מ-USB 3.0 ויש לו פרוטוקול אמין לטיפול בווידאו מ-1080p עד 8K ואילך. בנוסף, בגלל התקורה הנמוכה שלו, ל-MIPI CSI-2 יש רוחב פס נטו גבוה יותר של תמונה.

 

ממשק MIPI CSI-2 משתמש בפחות משאבים מהמעבד - הודות למעבדים מרובי הליבות שלו. זהו ממשק המצלמה המוגדר כברירת מחדל עבור Raspberry Pi ו- Jetson Nano. מודול מצלמת Raspberry Pi V1 ו-V2 מבוססים עליו גם הם.

 

מגבלות של ממשק MIPI CSI-2

למרות שזהו ממשק חזק ופופולרי, MIPI CSI מגיע עם כמה מגבלות. לדוגמה, מצלמות MIPI מסתמכות על דרייברים נוספים כדי לעבוד. זה אומר שיש תמיכה מוגבלת בחיישני תמונה שונים, אלא אם כן יצרני מערכות משובצות באמת דוחפים לזה!

 

היתרונות של MIPI:

לממשק MIPI יש פחות קווי אות מאשר לממשק DVP. מכיוון שזהו אות דיפרנציאלי במתח נמוך, ההפרעה שנוצרת קטנה, וגם יכולת האנטי-הפרעות חזקה. 800W ומעל הכל משתמשים בממשק MIPI. ממשק מצלמת הסמארטפון משתמש ב-MIPI.

 

איך זה עובד?

בדרך כלל, הלוח האולטרה-קומפקטי במערכת ראייה תומך ב-MIPI CSI-2 ועובד עם מגוון גבוה של פתרונות חיישנים חכמים. יתר על כן, הוא תואם ללוחות CPU רבים ושונים.
MIPI CSI-2 תומך בשכבה הפיזית MIPI D-PHY כדי לתקשר עם מעבד היישומים או System on a Chip (SoC). ניתן ליישם אותו בכל אחת משתי השכבות הפיזיות: MIPI C-PHY℠ v2.0 או MIPI D-PHY℠ v2.5. לכן, הביצועים שלו ניתנים להרחבה.

במצלמת MIPI, חיישן המצלמה לוכד ומשדר תמונה למארח CSI-2. כאשר התמונה משודרת, היא ממוקמת בזיכרון כפריימים בודדים. כל פריים מועבר בערוצים וירטואליים. כל ערוץ מחולק לאחר מכן לקווים - מועברים אחד בכל פעם. לפיכך, הוא מאפשר העברת תמונה מלאה מאותו חיישן תמונה - אך עם זרמי פיקסלים מרובים.

MIPI CSI-2 משתמש במנות לתקשורת הכוללות פורמט נתונים ופונקציונליות של קוד תיקון שגיאות (ECC). חבילה בודדת עוברת דרך שכבת D-PHY ואז מתפצלת למספר נתיבי הנתונים הנדרשים. D-PHY פועל במצב מהיר ומשדר את החבילה למקלט דרך הערוץ.

לאחר מכן, מקלט CSI-2 מסופק עם שכבה פיזית D-PHY כדי לחלץ ולפענח את החבילה. התהליך חוזר על עצמו מסגרת אחר מסגרת מהתקן CSI-2 למארח באמצעות הטמעה יעילה ובעלות נמוכה.

 

ממשק USB

הממשק USBנוטה לשמש כצומת בין שתי מערכות - המצלמה והמחשב האישי. מכיוון שהוא ידוע ביכולות ה-Plug-and-Play שלו, הבחירה בממשק ה-USB מרמזת על כך שאתה יכול להיפרד מזמני פיתוח יקרים וממושכים ועלויות עבור ממשק הראייה המשובצת שלך. ל-USB 2.0, הגרסה הישנה יותר, יש מגבלות טכניות משמעותיות. כשהטכנולוגיה מתחילה להתדלדל, מספר מרכיביה הופכים לבלתי תואמים. ממשקי USB 3.0 וממשקי USB 3.1 Gen 1 הושקו כדי להתגבר על המגבלות של ממשק USB 2.0.

ממשק USB 3.0

ממשק USB 3.0 (ו-USB 3.1 Gen 1) משלב את התכונות החיוביות של ממשקים שונים. אלה כוללים תאימות ל-Plug-and-Play ועומס מעבד נמוך. תקן vision תעשייתי של USB 3.0 גם מגביר את האמינות שלו עבור מצלמות ברזולוציה גבוהה ומהירות גבוהה.

הוא דורש חומרה נוספת מינימלית ותומך ברוחב פס נמוך - עד 40 מגה בייט לשנייה. יש לו רוחב פס מרבי של 480 מגה בייט לשנייה. זה מהיר פי 10 מ-USB 2.0 ופי 4 מהר יותר מ-GigE! יכולות ה-Plug-and-Play שלו מבטיחות שניתן להחליף מכשירי ראייה משובצים בקלות - מה שמקל על החלפת מצלמה פגומה.

 

 

מגבלות של ממשק USB 3.0

החיסרון הגדול ביותר שלUSB 3.0הממשק הוא שאתה לא יכול להפעיל חיישנים ברזולוציה גבוהה במהירות גבוהה. נפילה נוספת היא שניתן להשתמש בכבל רק עד למרחק של 5 מטרים מהמעבד המארח. בעוד שכבלים ארוכים יותר זמינים, כולם מצוידים ב"בוסטרים". עד כמה כבלים אלה עובדים יחד עם מצלמות תעשייתיות יש לבדוק עבור כל מקרה לגופו.