Камера MIPI проти камери USB

Камера MIPI проти камери USB

За останні кілька років вбудоване бачення перетворилося з модного слова на широко поширену технологію, яка використовується в промисловості, медицині, роздрібній торгівлі, розвагах і сільському господарстві. З кожним етапом еволюції вбудоване бачення забезпечувало значне зростання кількості інтерфейсів камери, доступних для вибору. Однак, незважаючи на технологічний прогрес, інтерфейси MIPI та USB залишаються двома найпопулярнішими типами для більшості програм вбудованого бачення.

 

Інтерфейс MIPI

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) — це відкритий стандарт і специфікація, ініційована MIPI Alliance для процесорів мобільних додатків.Модулі камер MIPIзазвичай зустрічаються в мобільних телефонах і планшетах і підтримують роздільну здатність високої чіткості понад 5 мільйонів пікселів. MIPI поділяється на MIPI DSI та MIPI CSI, які відповідають стандартам відображення відео та стандартам відеовходу відповідно. В даний час модулі камери MIPI широко використовуються в інших вбудованих продуктах, таких як смартфони, відеореєстратори, камери правоохоронних органів, мікрокамери високої чіткості та мережеві камери спостереження.

Послідовний інтерфейс дисплея MIPI (MIPI DSI ® ) визначає високошвидкісний послідовний інтерфейс між головним процесором і дисплеєм. Інтерфейс дозволяє виробникам інтегрувати дисплеї з високою продуктивністю, низьким енергоспоживанням і низькими електромагнітними перешкодами (EMI), одночасно зменшуючи кількість контактів і зберігаючи сумісність між різними постачальниками. Дизайнери можуть використовувати MIPI DSI для забезпечення блискучої передачі кольору для найвимогливіших сценаріїв зображень і відео та підтримки передачі стереоскопічного вмісту.

 

MIPI є найбільш часто використовуваним інтерфейсом на сучасному ринку для передачі зображення та відео «точка-точка» між камерами та головними пристроями. Це можна пояснити простотою використання MIPI та його здатністю підтримувати широкий спектр високопродуктивних програм. Він також оснащений такими потужними функціями, як 1080p, 4K, 8K і не лише відео та зображення високої роздільної здатності.

 

Інтерфейс MIPI є ідеальним вибором для таких додатків, як кріплення на голові пристроїв віртуальної реальності, інтелектуальних додатків трафіку, систем розпізнавання жестів, дронів, розпізнавання облич, безпеки, систем спостереження тощо.

 

Інтерфейс MIPI CSI-2

Стандарт MIPI CSI-2 (послідовний інтерфейс камери MIPI 2-го покоління) — це високопродуктивний, економічно ефективний і простий у використанні інтерфейс. MIPI CSI-2 пропонує максимальну пропускну здатність 10 Гбіт/с із чотирма смугами даних зображення – кожна смуга здатна передавати дані зі швидкістю до 2,5 Гбіт/с. MIPI CSI-2 швидший за USB 3.0 і має надійний протокол для обробки відео від 1080p до 8K і вище. Крім того, завдяки низьким накладним витратам MIPI CSI-2 має вищу пропускну здатність чистого зображення.

 

Інтерфейс MIPI CSI-2 використовує менше ресурсів центрального процесора завдяки його багатоядерним процесорам. Це стандартний інтерфейс камери для Raspberry Pi та Jetson Nano. Модуль камери Raspberry Pi V1 і V2 також базується на ньому.

 

Обмеження інтерфейсу MIPI CSI-2

Незважаючи на те, що це потужний і популярний інтерфейс, MIPI CSI має кілька обмежень. Наприклад, для роботи камер MIPI потрібні додаткові драйвери. Це означає, що існує обмежена підтримка різних датчиків зображення, якщо виробники вбудованих систем не наполягають на цьому!

 

Переваги MIPI:

Інтерфейс MIPI має менше сигнальних ліній, ніж інтерфейс DVP. Оскільки це диференціальний сигнал низької напруги, створювані перешкоди невеликі, а здатність запобігати перешкодам також сильна. 800 Вт і, перш за все, використовувати інтерфейс MIPI. Інтерфейс камери смартфона використовує MIPI.

 

Як це працює?

Як правило, надкомпактна плата в системі огляду підтримує MIPI CSI-2 і працює з широким спектром інтелектуальних сенсорних рішень. Крім того, він сумісний з багатьма різними процесорними платами.
MIPI CSI-2 підтримує фізичний рівень MIPI D-PHY для зв’язку з процесором програми або системою на кристалі (SoC). Він може бути реалізований на будь-якому з двох фізичних рівнів: MIPI C-PHY℠ v2.0 або MIPI D-PHY℠ v2.5. Таким чином, його продуктивність масштабується в залежності від смуги.

У камері MIPI датчик камери фіксує та передає зображення на хост CSI-2. Коли зображення передається, воно поміщається в пам'ять як окремі кадри. Кожен кадр передається через віртуальні канали. Потім кожен канал розбивається на рядки, які передаються по одному. Таким чином, він дозволяє повністю передавати зображення з того самого датчика зображення, але з кількома потоками пікселів.

MIPI CSI-2 використовує пакети для зв’язку, які містять формат даних і функцію коду виправлення помилок (ECC). Один пакет проходить через рівень D-PHY, а потім розбивається на кілька необхідних смуг даних. D-PHY працює у високошвидкісному режимі і передає пакет одержувачу через канал.

Потім приймач CSI-2 забезпечується фізичним рівнем D-PHY для вилучення та декодування пакета. Процес повторюється кадр за кадром від пристрою CSI-2 до хоста за допомогою ефективної та недорогої реалізації.

 

Інтерфейс USB

Theінтерфейс USBяк правило, слугує сполучною ланкою між двома системами – камерою та ПК. Оскільки він добре відомий своїми можливостями plug-and-play, вибір інтерфейсу USB означає, що ви можете попрощатися з дорогим, тривалим часом розробки та витратами на ваш вбудований інтерфейс зору. USB 2.0, старіша версія, має значні технічні обмеження. Коли технологія починає слабшати, ряд її компонентів стають несумісними. Інтерфейси USB 3.0 і USB 3.1 Gen 1 були запущені, щоб подолати обмеження інтерфейсу USB 2.0.

Інтерфейс USB 3.0

Інтерфейс USB 3.0 (і USB 3.1 Gen 1) поєднує в собі позитивні риси різних інтерфейсів. До них відносяться сумісність за принципом «підключай і працюй» і низьке навантаження на ЦП. Промисловий стандарт Vision USB 3.0 також підвищує його надійність для високошвидкісних камер із високою роздільною здатністю.

Він вимагає мінімального додаткового обладнання та підтримує низьку пропускну здатність – до 40 мегабайт на секунду. Його максимальна пропускна здатність становить 480 мегабайт на секунду. Це в 10 разів швидше, ніж USB 2.0, і в 4 рази швидше, ніж GigE! Його можливості plug-and-play гарантують, що вбудовані пристрої зору можна легко замінити, що полегшує заміну пошкодженої камери.

 

 

Обмеження інтерфейсу USB 3.0

Найбільший недолікUSB 3.0інтерфейс полягає в тому, що ви не можете запускати датчики високої роздільної здатності на високій швидкості. Іншим недоліком є ​​те, що ви можете використовувати кабель лише на відстані до 5 метрів від головного процесора. Хоча доступні довші кабелі, усі вони оснащені «підсилювачами». Наскільки добре ці кабелі працюють разом з промисловими камерами, необхідно перевіряти в кожному окремому випадку.