嵌入式视觉

从USB到MPI CSI-2

满足您嵌入式视觉应用需求的理想接口

对于嵌入式视觉系统,选择合适的接口是发挥最佳性能的关键。接口类型会直接影响系统的数据传输、成像质量和整体性能。在本文中,您将获悉哪种接口能够满足您视觉应用需求。

白皮书

适用于嵌入式视觉应用的MIPI CSI-2接口

本期白皮书全面介绍了这款嵌入式视觉接口的相关性和性能特点:

  • 什么是“MIPI”?

  • MIPI CSI-2定义了什么内容?哪些方面不包含在内?

  • 使用MIPI CSI-2接口可以带来什么优势?

  • 使用MIPI CSI-2时会出现哪些挑战?

部署嵌入式视觉系统 – 关键目标

在控制生产成本的同时成功部署视觉项目?采用嵌入式视觉的配置正是您理想的视觉方案。  

处理板SoC

紧凑而强大 – 主板

嵌入式视觉系统的特点是体积小巧,因此能够轻松集成到无人机、机器人、智能手机和相机等小型设备中。该技术的紧凑尺寸设计是通过一个小型嵌入式主板来实现的,该板使用片上系统(SoC)。SoC是一种包含计算机核心元素的电子元件,其集成的图形单元特别适用于图像处理任务。

虽然典型SoC的性能不及同类PC处理器,但SoC的性能已经能满足多种应用需求。为了确保经济高效的设计,SoC被直接焊接到小型印刷电路板(PCB)上,上面包含项目所需的全部电子元件。 

集成图像处理功能 - 相机模块

集成图像处理功能 - 相机模块

配备外壳的相机可能引起尺寸太大、价格昂贵的问题,并且其消耗功率可能已超出规划好的视觉方案。因此,对于您的视觉应用来说,还有另一个不错的选择:相机模块即电路板级相机。此类型的相机仅包含应用所需的组件,既可以节省空间,又能降低能耗成本。

相机模块可以通过各种接口连接到主板;最常见的是USB 2.0和USB 3.0接口、专利并行接口或串行接口,以及MIPI CSI-2接口。 

接口的选择标准

在决定所用的接口时,应考虑以下因素:

  1. 带宽:带宽越高,收集、处理和分析数据的速度就越快。

  2. 线缆长度:信号无损传输的距离会因接口而异

  3. 成本与供货:建议通过市场认可的供应商购买有现货供应的低成本接口。  

从USB 3.0到MIPI CSI-2: 常见接口概览

在为嵌入式视觉应用选择合适的接口之前,先比较不同的选项会大有助益。我们为您总结了嵌入式视觉最常见接口的优缺点:

UBS 2.0

UBS 3.0

专利并行接口

专利串行接口

MIPI CSI-2

标准化

在SoC上提供

很常见

在高端SoC上提供

不常见

在FPGA SoC上提供

多个,通常有6个通道可用

带宽

40 MB/s

360 MB/s

因制造商而异

因制造商而异

每通道300 MB/s

线缆长度

< 5 m

< 5 m

50 cm

因制造商而异,< 3 m

<30 cm

空间要求

&即插即用

开发成本

因制造商而异

因制造商而异

因制造商而异

USB接口

如果需要严格控制开发成本,那么USB接口不失为优秀之选。

  • USB 2.0接口:通常许多SoC上均有提供,只需低限度的额外硬件(如USB端口),即可将相机连接到SoC。该接口的缺点是带宽低,仅为40 MB/s,因此无法支持帧速率和分辨率更高的芯片运作。

  • USB3.0接口:提供最高可达360 MB/s的速度,带宽显著高于USB 2.0。驱动程序和相机SDK(如用于Linux/ARM的嵌入式系统)均已经过标准化,通常能在此类系统上平稳运行。USB具备即插即用的特性,可轻松将此类模块集成到应用中。

USB 2.0和USB 3.0都有一个共同点:这两者都需要相对较大的连接器,这可能与某些应用的严格空间限制冲突。但是,只有少数高端SoC具有USB 3.0接口。

并行和串行接口

如果不需要标准化接口,则可采用并行或串行接口。

  • 并行接口:该接口通常通过扁平柔性线缆连接到处理板。此类模块需要使用具有并行视频输入的SoC,这个功能仅有少数SoC提供。最大线缆长度上限一般为50厘米

  • 串行接口:具有专利串行接口的相机模块主要用于连接到现场可编程门阵列(FPGA)。如果您的嵌入式系统的核心已经是FPGA,那么此接口不失为优秀之选。该模块也可通过柔性线缆连接到FPGA;部分模块制造商还支持超过1米线缆长度

串行接口和并行接口都要求为所需的相机/SoC组合提供适用的相机驱动程序。

MIPI CSI-2接口

如果开发的核心在于实现跨多个通道的高带宽,那么MIPI CSI-2应该是您的首选。

MIPI CSI-2是由移动行业处理器接口联盟(MIPI Alliance)进行标准化的接口。CSI-2是第二代“相机串行接口”的英文缩写。它是移动应用中运用最广泛的接口,用于将智能手机的相机模块连接到SoC。

几乎所有SoC最多都可以提供6个串行通道,可用于连接一台或多台相机。每个通道提供最高可达300 MB/s的带宽,即使是高分辨率的相机模块也可以高速运行,但其线缆长度限制为小于30厘米

此外,为所需的相机/SoC组合提供现成的驱动程序也很重要。否则,必须投入额外的开发工作来开发驱动程序和软件堆栈,这可能非常耗时且成本高昂。

结论:选择正确的嵌入式接口

选择正确的接口取决于实际的系统条件。根据带宽、线缆长度、空间要求、驱动程序和SoC来确定哪种接口适合您的系统。我们能够提供配备USB、并行、串行或MIPI CSI-2接口的相机模块,这些接口均可针对您的应用进行优化。

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我们很乐意提供产品选择建议,并助您为应用找到合适的解决方案。