Camera MIPI và Camera USB
Trong vài năm qua, tầm nhìn nhúng đã phát triển từ một từ thông dụng thành một công nghệ được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, y tế, bán lẻ, giải trí và nông nghiệp. Với mỗi giai đoạn phát triển của nó, tầm nhìn nhúng đã đảm bảo sự tăng trưởng đáng kể về số lượng giao diện máy ảnh có sẵn để lựa chọn. Tuy nhiên, bất chấp những tiến bộ công nghệ, giao diện MIPI và USB vẫn là hai loại phổ biến nhất cho phần lớn các ứng dụng thị giác nhúng.
Giao diện MIPI
MIPI (Giao diện bộ xử lý công nghiệp di động) là một tiêu chuẩn mở và là thông số kỹ thuật do Liên minh MIPI khởi xướng dành cho bộ xử lý ứng dụng di động.Mô-đun máy ảnh MIPIthường thấy trong điện thoại di động và máy tính bảng và hỗ trợ độ phân giải độ nét cao hơn 5 triệu pixel. MIPI được chia thành MIPI DSI và MIPI CSI, tương ứng với các tiêu chuẩn hiển thị video và đầu vào video. Hiện tại, mô-đun camera MIPI được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm nhúng khác, chẳng hạn như điện thoại thông minh, máy ghi âm lái xe, camera thực thi pháp luật, camera siêu nhỏ độ phân giải cao và camera giám sát mạng.
Giao diện nối tiếp hiển thị MIPI (MIPI DSI ® ) xác định giao diện nối tiếp tốc độ cao giữa bộ xử lý máy chủ và mô-đun hiển thị. Giao diện này cho phép các nhà sản xuất tích hợp màn hình để có hiệu suất cao, mức tiêu thụ điện năng thấp và nhiễu điện từ (EMI) thấp, đồng thời giảm số lượng chân cắm và duy trì khả năng tương thích giữa các nhà cung cấp khác nhau. Các nhà thiết kế có thể sử dụng MIPI DSI để cung cấp khả năng hiển thị màu sắc rực rỡ cho các kịch bản hình ảnh và video đòi hỏi khắt khe nhất, đồng thời hỗ trợ truyền tải nội dung lập thể.
MIPI là giao diện được sử dụng phổ biến nhất trên thị trường hiện nay để truyền hình ảnh và video điểm-điểm giữa máy ảnh và thiết bị chủ. Điều này có thể là do tính dễ sử dụng của MIPI và khả năng hỗ trợ nhiều ứng dụng hiệu suất cao. Nó cũng được trang bị các tính năng mạnh mẽ như 1080p, 4K, 8K và hơn thế nữa là video và hình ảnh độ phân giải cao.
Giao diện MIPI là sự lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng như thiết bị thực tế ảo gắn trên đầu, ứng dụng giao thông thông minh, hệ thống nhận dạng cử chỉ, máy bay không người lái, nhận dạng khuôn mặt, an ninh, hệ thống giám sát, v.v.
Giao diện MIPI CSI-2
Tiêu chuẩn MIPI CSI-2 (Giao diện nối tiếp camera MIPI thế hệ thứ 2) là giao diện hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí và dễ sử dụng. MIPI CSI-2 cung cấp băng thông tối đa 10 Gb/s với bốn làn dữ liệu hình ảnh – mỗi làn có khả năng truyền dữ liệu lên tới 2,5 Gb/s. MIPI CSI-2 nhanh hơn USB 3.0 và có giao thức đáng tin cậy để xử lý video từ 1080p đến 8K trở lên. Ngoài ra, nhờ chi phí thấp, MIPI CSI-2 có băng thông hình ảnh mạng cao hơn.
Giao diện MIPI CSI-2 sử dụng ít tài nguyên hơn từ CPU – nhờ bộ xử lý đa lõi. Đây là giao diện camera mặc định cho Raspberry Pi và Jetson Nano. Mô-đun máy ảnh Raspberry Pi V1 và V2 cũng dựa trên nó.
Hạn chế của giao diện MIPI CSI-2
Mặc dù là một giao diện mạnh mẽ và phổ biến nhưng MIPI CSI vẫn có một số hạn chế. Ví dụ: camera MIPI dựa vào trình điều khiển bổ sung để hoạt động. Điều đó có nghĩa là có sự hỗ trợ hạn chế cho các cảm biến hình ảnh khác nhau trừ khi các nhà sản xuất hệ thống nhúng thực sự thúc đẩy điều đó!
Ưu điểm của MIPI:
Giao diện MIPI có ít đường tín hiệu hơn giao diện DVP. Vì là tín hiệu vi sai điện áp thấp nên nhiễu tạo ra nhỏ và khả năng chống nhiễu cũng mạnh. 800W trở lên đều sử dụng giao diện MIPI. Giao diện camera của điện thoại thông minh sử dụng MIPI.
Nó hoạt động như thế nào?
Thông thường, bo mạch siêu nhỏ gọn trong hệ thống thị giác hỗ trợ MIPI CSI-2 và hoạt động với nhiều giải pháp cảm biến thông minh. Hơn nữa, nó tương thích với nhiều bo mạch CPU khác nhau.
MIPI CSI-2 hỗ trợ lớp vật lý MIPI D-PHY để giao tiếp với bộ xử lý ứng dụng hoặc Hệ thống trên chip (SoC). Nó có thể được triển khai trên một trong hai lớp vật lý: MIPI C-PHY℠ v2.0 hoặc MIPI D-PHY℠ v2.5. Do đó, hiệu suất của nó có thể mở rộng theo làn đường.
Trong camera MIPI, cảm biến camera sẽ chụp và truyền hình ảnh đến máy chủ CSI-2. Khi hình ảnh được truyền đi, nó sẽ được lưu vào bộ nhớ dưới dạng các khung hình riêng lẻ. Mỗi khung hình được truyền qua các kênh ảo. Mỗi kênh sau đó được chia thành các dòng - truyền từng dòng một. Do đó, nó cho phép truyền hình ảnh hoàn chỉnh từ cùng một cảm biến hình ảnh – nhưng với nhiều luồng pixel.
MIPI CSI-2 sử dụng các gói để liên lạc bao gồm chức năng định dạng dữ liệu và mã sửa lỗi (ECC). Một gói duy nhất di chuyển qua lớp D-PHY và sau đó chia thành số làn dữ liệu cần thiết. D-PHY hoạt động ở chế độ tốc độ cao và truyền gói tin đến người nhận thông qua kênh.
Sau đó, bộ thu CSI-2 được cung cấp lớp vật lý D-PHY để trích xuất và giải mã gói tin. Quá trình này được lặp lại từng khung hình từ thiết bị CSI-2 đến máy chủ thông qua việc triển khai hiệu quả và chi phí thấp.
Giao diện USB
cácGiao diện USBcó xu hướng đóng vai trò là điểm nối giữa hai hệ thống – máy ảnh và PC. Vì nó nổi tiếng với khả năng cắm và chạy nên việc chọn giao diện USB có nghĩa là bạn có thể nói lời tạm biệt với thời gian và chi phí phát triển tốn kém, kéo dài cho giao diện thị giác nhúng của mình. USB 2.0, phiên bản cũ hơn, có những hạn chế kỹ thuật đáng kể. Khi công nghệ bắt đầu suy giảm, một số thành phần của nó trở nên không tương thích. Giao diện USB 3.0 và USB 3.1 Gen 1 được ra mắt nhằm khắc phục những hạn chế của Giao diện USB 2.0.
Giao diện USB 3.0 (và USB 3.1 Gen 1) kết hợp các tính năng tích cực của các giao diện khác nhau. Chúng bao gồm khả năng tương thích plug-and-play và tải CPU thấp. Tiêu chuẩn công nghiệp tầm nhìn của USB 3.0 cũng tăng độ tin cậy cho máy ảnh có độ phân giải cao và tốc độ cao.
Nó yêu cầu phần cứng bổ sung tối thiểu và hỗ trợ băng thông thấp – lên tới 40 megabyte mỗi giây. Nó có băng thông tối đa 480 megabyte mỗi giây. Tốc độ này nhanh hơn 10 lần so với USB 2.0 và nhanh hơn 4 lần so với GigE! Khả năng cắm và chạy của nó đảm bảo rằng các thiết bị thị giác nhúng có thể được thay thế một cách dễ dàng – giúp việc thay thế máy ảnh bị hỏng trở nên dễ dàng.
Hạn chế của giao diện USB 3.0
Nhược điểm lớn nhất củaUSB 3.0giao diện là bạn không thể chạy các cảm biến có độ phân giải cao ở tốc độ cao. Một nhược điểm khác là bạn chỉ có thể sử dụng cáp ở khoảng cách tối đa 5 mét tính từ bộ xử lý chủ. Mặc dù có sẵn các loại cáp dài hơn nhưng chúng đều được trang bị “bộ tăng tốc”. Phải kiểm tra xem các loại cáp này hoạt động tốt như thế nào khi kết hợp với camera công nghiệp trong từng trường hợp riêng lẻ.
Thời gian đăng: 22-03-2023
