MIPI-camera versus USB-camera
De afgelopen jaren is ingebedde visie geëvolueerd van een modewoord naar een breed gedragen technologie die wordt gebruikt in de industriële, medische, detailhandels-, amusements- en landbouwsectoren.In elke fase van zijn evolutie heeft embedded vision gezorgd voor een aanzienlijke groei van het aantal beschikbare camera-interfaces waaruit gekozen kan worden.Ondanks de technologische vooruitgang zijn MIPI- en USB-interfaces echter nog steeds de twee meest populaire typen voor de meeste embedded vision-toepassingen.
MIPI-interface
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) is een open standaard en een specificatie geïnitieerd door de MIPI Alliance voor mobiele applicatieprocessors.MIPI-cameramodulesworden vaak aangetroffen in mobiele telefoons en tablets en ondersteunen hoge-definitieresoluties van meer dan 5 miljoen pixels.MIPI is onderverdeeld in MIPI DSI en MIPI CSI, die respectievelijk overeenkomen met videoweergave- en video-invoerstandaarden.Momenteel worden MIPI-cameramodules veel gebruikt in andere ingebedde producten, zoals smartphones, rijrecorders, wetshandhavingscamera's, high-definition microcamera's en netwerkbewakingscamera's.
MIPI Display Serial Interface (MIPI DSI®) definieert een snelle seriële interface tussen een hostprocessor en een displaymodule.De interface stelt fabrikanten in staat displays te integreren voor hoge prestaties, een laag stroomverbruik en lage elektromagnetische interferentie (EMI), terwijl het aantal pinnen wordt verminderd en de compatibiliteit tussen verschillende leveranciers behouden blijft.Ontwerpers kunnen MIPI DSI gebruiken om briljante kleurweergave te bieden voor de meest veeleisende beeld- en videoscenario's en de overdracht van stereoscopische inhoud te ondersteunen.
MIPI is de meest gebruikte interface op de huidige markt voor point-to-point beeld- en videotransmissie tussen camera's en hostapparaten.Het kan worden toegeschreven aan het gebruiksgemak van MIPI en zijn vermogen om een breed scala aan hoogwaardige toepassingen te ondersteunen.Het is ook uitgerust met krachtige functies zoals 1080p, 4K, 8K en meer video en beeldverwerking met hoge resolutie.
De MIPI-interface is een ideale keuze voor toepassingen zoals op het hoofd gemonteerde virtual reality-apparaten, slimme verkeerstoepassingen, gebarenherkenningssystemen, drones, gezichtsherkenning, beveiliging, bewakingssystemen, enz.
MIPI CSI-2-interface
De MIPI CSI-2-standaard (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) is een krachtige, kosteneffectieve en eenvoudig te gebruiken interface.MIPI CSI-2 biedt een maximale bandbreedte van 10 Gb/s met vier beelddatalijnen – elke baan kan gegevens overbrengen tot 2,5 Gb/s.MIPI CSI-2 is sneller dan USB 3.0 en heeft een betrouwbaar protocol voor het verwerken van video van 1080p tot 8K en hoger.Bovendien heeft MIPI CSI-2, dankzij de lage overhead, een hogere netto beeldbandbreedte.
De MIPI CSI-2-interface gebruikt minder bronnen van de CPU – dankzij de multi-coreprocessors.Het is de standaard camera-interface voor Raspberry Pi en Jetson Nano.De Raspberry Pi-cameramodule V1 en V2 zijn er ook op gebaseerd.
Beperkingen van MIPI CSI-2-interface
Hoewel het een krachtige en populaire interface is, kent MIPI CSI enkele beperkingen.MIPI-camera's zijn bijvoorbeeld afhankelijk van extra stuurprogramma's om te werken.Het betekent dat er beperkte ondersteuning is voor verschillende beeldsensoren, tenzij fabrikanten van embedded systemen er echt op aandringen!
Voordelen van MIPI:
De MIPI-interface heeft minder signaallijnen dan de DVP-interface.Omdat het een differentieel signaal met lage spanning is, is de gegenereerde interferentie klein en is het anti-interferentievermogen ook sterk.800W en gebruik vooral de MIPI-interface.De camera-interface van de smartphone maakt gebruik van MIPI.
Hoe het werkt?
Doorgaans ondersteunt het ultracompacte bord in een visionsysteem MIPI CSI-2 en werkt het met een groot aantal intelligente sensoroplossingen.Bovendien is het compatibel met veel verschillende CPU-kaarten.
MIPI CSI-2 ondersteunt de MIPI D-PHY fysieke laag om te communiceren met de applicatieprocessor of System on a Chip (SoC).Het kan worden geïmplementeerd op een van de twee fysieke lagen: MIPI C-PHY℠ v2.0 of MIPI D-PHY℠ v2.5.Daarom zijn de prestaties schaalbaar.
In een MIPI-camera legt de camerasensor een beeld vast en verzendt dit naar de CSI-2-host.Wanneer het beeld wordt verzonden, wordt het als afzonderlijke frames in het geheugen geplaatst.Elk frame wordt verzonden via virtuele kanalen.Elk kanaal wordt vervolgens in lijnen opgesplitst, die één voor één worden verzonden.Hierdoor is een volledige beeldoverdracht mogelijk vanaf dezelfde beeldsensor, maar dan met meerdere pixelstreams.
MIPI CSI-2 gebruikt pakketten voor communicatie die functionaliteit voor gegevensformaat en foutcorrectiecode (ECC) bevatten.Een enkel pakket reist door de D-PHY-laag en splitst zich vervolgens op in het aantal vereiste datalanen.D-PHY werkt in de hogesnelheidsmodus en verzendt het pakket via het kanaal naar de ontvanger.
Vervolgens wordt de CSI-2-ontvanger voorzien van een fysieke D-PHY-laag om het pakket te extraheren en te decoderen.Het proces wordt frame voor frame herhaald van het CSI-2-apparaat naar de host via een efficiënte en goedkope implementatie.
USB-interface
DeUSB-interfaceheeft de neiging om te dienen als verbinding tussen twee systemen: de camera en de pc.Omdat het bekend staat om zijn plug-and-play-mogelijkheden, betekent het kiezen van de USB-interface dat u afscheid kunt nemen van dure, langdurige ontwikkelingstijden en kosten voor uw embedded vision-interface.USB 2.0, de oudere versie, heeft aanzienlijke technische beperkingen.Naarmate de technologie begint te slinken, worden een aantal componenten ervan incompatibel.USB 3.0 en de USB 3.1 Gen 1-interfaces werden gelanceerd om de beperkingen van de USB 2.0-interface te overwinnen.
De USB 3.0 (en USB 3.1 Gen 1) interface combineert de positieve eigenschappen van verschillende interfaces.Deze omvatten plug-and-play-compatibiliteit en een lage CPU-belasting.De vision-industriële standaard USB 3.0 verhoogt ook de betrouwbaarheid voor hogeresolutie- en hogesnelheidscamera's.
Het vereist minimale extra hardware en ondersteunt een lage bandbreedte – tot 40 megabytes per seconde.Het heeft een maximale bandbreedte van 480 megabytes per seconde.Dit is 10 keer sneller dan USB 2.0 en 4 keer sneller dan GigE!De plug-and-play-mogelijkheden zorgen ervoor dat ingebouwde vision-apparaten gemakkelijk kunnen worden verwisseld, waardoor het gemakkelijk wordt om een beschadigde camera te vervangen.
Beperkingen van de USB 3.0-interface
Het grootste nadeel van deUSB 3.0interface is dat je geen sensoren met hoge resolutie op hoge snelheid kunt gebruiken.Een ander nadeel is dat je een kabel slechts tot een afstand van 5 meter van de hostprocessor kunt gebruiken.Hoewel er langere kabels verkrijgbaar zijn, zijn ze allemaal uitgerust met “boosters”.Hoe goed deze kabels samenwerken met industriële camera's moet van geval tot geval worden gecontroleerd.
Posttijd: 22 maart 2023
