MIPI 카메라와 USB 카메라
지난 몇 년 동안 임베디드 비전은 전문 용어에서 산업, 의료, 소매, 엔터테인먼트, 농업 분야 전반에 걸쳐 널리 채택되는 기술로 발전했습니다. 임베디드 비전은 진화의 각 단계에서 선택할 수 있는 카메라 인터페이스의 수가 크게 증가했습니다. 그러나 기술 발전에도 불구하고 MIPI 및 USB 인터페이스는 대부분의 임베디드 비전 애플리케이션에서 가장 인기 있는 두 가지 유형으로 남아 있습니다.
MIPI 인터페이스
MIPI(Mobile Industry Processor Interface)는 모바일 애플리케이션 프로세서에 대해 MIPI Alliance에서 시작한 개방형 표준이자 사양입니다.MIPI 카메라 모듈휴대폰과 태블릿에서 흔히 볼 수 있으며 500만 픽셀 이상의 고화질 해상도를 지원합니다. MIPI는 각각 비디오 디스플레이 표준과 비디오 입력 표준에 해당하는 MIPI DSI와 MIPI CSI로 구분됩니다. 현재 MIPI 카메라 모듈은 스마트폰, 운전 기록 장치, 법 집행 카메라, 고화질 마이크로 카메라, 네트워크 감시 카메라 등 기타 내장형 제품에 널리 사용되고 있습니다.
MIPI DSI ® (MIPI 디스플레이 직렬 인터페이스)는 호스트 프로세서와 디스플레이 모듈 간의 고속 직렬 인터페이스를 정의합니다. 이 인터페이스를 통해 제조업체는 고성능, 저전력 소모, 낮은 전자기 간섭(EMI)을 위해 디스플레이를 통합하는 동시에 핀 수를 줄이고 다양한 공급업체 간의 호환성을 유지할 수 있습니다. 설계자는 MIPI DSI를 사용하여 가장 까다로운 이미지 및 비디오 시나리오에 대해 뛰어난 색상 렌더링을 제공하고 입체 콘텐츠 전송을 지원할 수 있습니다.
MIPI는 오늘날 시장에서 카메라와 호스트 장치 간의 지점 간 이미지 및 비디오 전송을 위해 가장 일반적으로 사용되는 인터페이스입니다. 이는 MIPI의 사용 용이성과 광범위한 고성능 애플리케이션을 지원하는 능력 때문일 수 있습니다. 또한 1080p, 4K, 8K 및 그 이상의 비디오와 고해상도 이미징과 같은 강력한 기능도 갖추고 있습니다.
MIPI 인터페이스는 머리 장착형 가상 현실 장치, 스마트 교통 애플리케이션, 동작 인식 시스템, 드론, 얼굴 인식, 보안, 감시 시스템 등과 같은 애플리케이션에 이상적인 선택입니다.
MIPI CSI-2 인터페이스
MIPI CSI-2(MIPI 카메라 직렬 인터페이스 2세대) 표준은 고성능이고 비용 효율적이며 사용이 간편한 인터페이스입니다. MIPI CSI-2는 4개의 이미지 데이터 레인으로 최대 10Gb/s의 대역폭을 제공합니다. 각 레인은 최대 2.5Gb/s의 데이터를 전송할 수 있습니다. MIPI CSI-2는 USB 3.0보다 빠르며 1080p에서 8K 이상까지 비디오를 처리할 수 있는 안정적인 프로토콜을 갖추고 있습니다. 또한 MIPI CSI-2는 오버헤드가 낮기 때문에 순 이미지 대역폭이 더 높습니다.
MIPI CSI-2 인터페이스는 멀티 코어 프로세서 덕분에 CPU에서 더 적은 리소스를 사용합니다. Raspberry Pi 및 Jetson Nano의 기본 카메라 인터페이스입니다. Raspberry Pi 카메라 모듈 V1 및 V2도 이를 기반으로 합니다.
MIPI CSI-2 인터페이스의 한계
MIPI CSI는 강력하고 널리 사용되는 인터페이스이지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 예를 들어 MIPI 카메라는 추가 드라이버를 사용하여 작동합니다. 이는 임베디드 시스템 제조업체가 실제로 지원하지 않는 한 다양한 이미지 센서에 대한 지원이 제한적이라는 것을 의미합니다!
MIPI의 장점:
MIPI 인터페이스는 DVP 인터페이스보다 신호 라인 수가 적습니다. 저전압 차동 신호이기 때문에 발생하는 간섭이 적고 간섭 방지 능력도 강합니다. 800W 이상은 모두 MIPI 인터페이스를 사용합니다. 스마트폰 카메라 인터페이스는 MIPI를 사용합니다.
어떻게 작동하나요?
일반적으로 비전 시스템의 초소형 보드는 MIPI CSI-2를 지원하고 다양한 지능형 센서 솔루션과 함께 작동합니다. 또한 다양한 CPU 보드와 호환됩니다.
MIPI CSI-2는 애플리케이션 프로세서 또는 SoC(System on a Chip)와 통신하기 위해 MIPI D-PHY 물리적 계층을 지원합니다. MIPI C-PHY℠ v2.0 또는 MIPI D-PHY℠ v2.5의 두 물리적 계층 중 하나에서 구현될 수 있습니다. 따라서 성능은 레인 확장이 가능합니다.
MIPI 카메라에서 카메라 센서는 이미지를 캡처하여 CSI-2 호스트로 전송합니다. 이미지가 전송되면 개별 프레임으로 메모리에 저장됩니다. 각 프레임은 가상 채널을 통해 전송됩니다. 그런 다음 각 채널은 라인으로 분할되어 한 번에 하나씩 전송됩니다. 따라서 동일한 이미지 센서에서 완전한 이미지 전송이 가능하지만 여러 픽셀 스트림이 가능합니다.
MIPI CSI-2는 데이터 형식 및 ECC(오류 수정 코드) 기능을 포함하는 통신용 패킷을 사용합니다. 단일 패킷은 D-PHY 계층을 통과한 후 필요한 데이터 레인 수로 분할됩니다. D-PHY는 고속 모드로 동작하며 채널을 통해 패킷을 수신기로 전송합니다.
그런 다음 CSI-2 수신기에는 패킷을 추출하고 디코딩하기 위한 D-PHY 물리 계층이 제공됩니다. 이 프로세스는 효율적이고 저렴한 구현을 통해 CSI-2 장치에서 호스트까지 프레임별로 반복됩니다.
USB 인터페이스
그만큼USB 인터페이스카메라와 PC라는 두 시스템 사이의 연결 역할을 하는 경향이 있습니다. 플러그 앤 플레이 기능으로 잘 알려져 있기 때문에 USB 인터페이스를 선택하면 임베디드 비전 인터페이스에 대한 비싸고 지체되는 개발 시간과 비용에 작별을 고할 수 있습니다. 이전 버전인 USB 2.0에는 상당한 기술적 한계가 있습니다. 기술이 저하되기 시작하면 많은 구성 요소가 호환되지 않게 됩니다. USB 2.0 인터페이스의 한계를 극복하기 위해 USB 3.0 및 USB 3.1 Gen 1 인터페이스가 출시되었습니다.
USB 3.0(및 USB 3.1 Gen 1) 인터페이스는 다양한 인터페이스의 긍정적인 기능을 결합합니다. 여기에는 플러그 앤 플레이 호환성과 낮은 CPU 로드가 포함됩니다. USB 3.0의 비전 산업 표준은 고해상도 및 고속 카메라의 신뢰성도 향상시킵니다.
최소한의 추가 하드웨어가 필요하며 초당 최대 40MB의 낮은 대역폭을 지원합니다. 초당 최대 대역폭은 480MB입니다. USB 2.0보다 10배, GigE보다 4배 빠릅니다! 플러그 앤 플레이 기능을 통해 임베디드 비전 장치를 쉽게 교체할 수 있으므로 손상된 카메라를 쉽게 교체할 수 있습니다.
USB 3.0 인터페이스의 한계
의 가장 큰 단점은USB 3.0인터페이스의 단점은 고해상도 센서를 고속으로 실행할 수 없다는 것입니다. 또 다른 단점은 호스트 프로세서에서 최대 5m 거리까지만 케이블을 사용할 수 있다는 것입니다. 더 긴 케이블을 사용할 수 있지만 모두 "부스터"가 장착되어 있습니다. 이러한 케이블이 산업용 카메라와 얼마나 잘 작동하는지 개별 사례마다 확인해야 합니다.
게시 시간: 2023년 3월 22일
