שילוב חיישני MIPI ומצלמות ב-SCAILX

במערכות ראיית בינה מלאכותית קצה, גישה יציבה, מהירות-במהירות-נמוכה למצלמה היא קריטית להסקת-זמן אמת ואיכות תמונה. פלטפורמת SCAILX AI היא פתרון ראיית קצה קומפקטי ומודולרי שנבנה סביב מעבד NXP i.MX 8M Plus, שנועד לתמוך בחיישן תמונה גמיש ושילוב מצלמה באמצעות ממשקי MIPI CSI 2 כפולים. מאמר זה מסביר את עקרונות הליבה, היתרונות הטכניים ואתגרי האינטגרציה בעולם האמיתי- של MIPI ב-SCAILX, עם פרטי יישום מעשיים למהנדסים משובצים.

מהו MIPI ומדוע הוא שולט בחזון משובץ

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) הוא קבוצה של מפרטי ממשק שהוגדרו על ידי MIPI Alliance, ארגון גלובלי המתמקד במכשירים המושפעים-ממכשירים ניידים וניידים. כיום, MIPI הפך לסטנדרט דה פקטו לחיבורי מצלמה ותצוגה בסמארטפונים, טאבלטים, IoT תעשייתי, רובוטיקה, מל"טים, ציוד לביש ומערכות רכב.

בין המפרטים הרבים שלו,MIPI CSI-2(ממשק טורי 2 של מצלמה) הוא הנפוץ ביותר עבור פתרונות מצלמה משובצים. הוא משמש כקישור המהיר-הגבוה בין חיישני תמונה/מצלמות ומעבדים מארח, תומך ברזולוציה-גבוהה, קצב-פריים-גבוה, ותמונת סטילס-לכידת הספק וטביעת רגל מינימלית.

יתרונות מרכזיים של MIPI CSI-2

צריכת חשמל-נמוכה במיוחד, אידיאלית למכשירי סוללה-וקומפקטיים
תפוקת נתונים גבוהה עבור וידאו 2K/4K והדמיה ברזולוציה גבוהה-
ספירת פינים וחיווט קומפקטיים, מפשטים את ה-PCB והתכנון המכני
מערכת אקולוגית בוגרת ותמיכה רחבה בשבבים

תכונות טכניות ליבה של MIPI CSI-2

מנקודת מבט של עיצוב חומרה ומערכת, MIPI CSI-2 מציע ביצועים ומדרגיות מוגדרים היטב:

קצבי נתונים לכל נתיב עד1.5 Gbpsבמצב מהיר-
תצורת נתיב ניתנת להרחבה: בדרך כלל 2 נתיבי נתונים + 1 נתיב שעון, או 4 נתיבי נתונים + 1 נתיב שעון
ערוץ בקרה מבוסס I²C- לתצורת חיישנים, חשיפה, איזון לבן והגבר
זמן אחזור נמוך מחיבור טורי ישיר-במהירות גבוהה
תמיכה מקורית עבור RAW, RGB, YUV, JPEG ופורמטים תעשייתיים אחרים

מאפיינים אלה הופכים את MIPI CSI-2 למתאים בהרבה ליישומי ראייה מקצועיים מאשר מצלמות USB או Ethernet גנריות, במיוחד כאשר זמן האחזור, הכוח והגודל חשובים.

דרישות אינטגרציה של MIPI על מערכות משובצות

בניגוד למצלמות USB (המשתמשות בדרייברים סטנדרטיים של UVC) או מצלמות IP (המשתמשות ב-RTSP ובפרוטוקולי רשת), חיישני MIPI ומצלמות דורשיםדרייברים מותאמים אישית-לחיישןכדי ללכוד, להזרים ולשלוט בוידאו.

במערכות משובצות-לינוקס כמו SCAILX, שילוב מצלמות MIPI מסתמך עלVideo4Linux (V4L2)framework-תת-מערכת הליבה הסטנדרטית עבור התקני אודיו ווידאו. בעוד V4L2 מספק API נפוץ, MIPI אינו מציע מנהל התקן-מתאים-מתאים{6}}לכולם; כל חיישן צריך דרייבר ייעודי כדי:

קבלה וניתוח של מנות נתונים של MIPI במהירות גבוהה-
המר מנות למסגרות וידאו שמישות
נהל חציצה וזיכרון של פריימים
תקשר אותות בקרה באמצעות I²C

מהצד החומרה, אינטגרציה דורשת:

יציאת MIPI CSI-2 מקורית במעבד המארח
כבלים גמישים מסוככים, מוגבלים בדרך כלל ל<40 cmעבור שלמות האות
מיפוי נתיבים מדויק, תזמון והתאמה חשמלית בין חיישן למעבד

חיישני RAW לעומת ספק שירותי אינטרנט-מצלמות מבוססות: אפשרויות אינטגרציה מעשיות

הבדל עיקרי בעיצוב מצלמת MIPI הוא האם החיישן יוצאנתוני RAWאו נתוני תמונה מעובדים באמצעות anISP (מעבד אותות תמונה).

חיישני פלט RAW מספקים נתוני פיקסל-טהורים של Bayer, שלא ניתן לפענח ישירות על ידי V4L2. הם דורשים ספק שירותי אינטרנט לביצוע הסרה, דה-נוז, חידוד, חשיפה אוטומטית ואיזון לבן. ספק שירותי אינטרנט זה יכול להיות:

משולב במודול המצלמה (ISP חומרה)
מיושם בתוכנה או מוטבע במעבד המארח

לעומת זאת, חיישנים עם -ISP מובנה (כגון OmniVision OV5640-AF) או דגמים עם תמיכה מקורית ב-V4L2 (כגון OmniVision OS08A20) מפשטים את האינטגרציה באופן דרמטי - לרוב דורשים רק מנהל התקן V4L2 סטנדרטי.

בפרויקטים אמיתיים, שני הנתיבים דורשים כוונון קפדני של ספק שירותי האינטרנט ופיתוח דרייברים כדי להשיג פלט יציב ואיכותי-.

פלטפורמת SCAILX: תמיכה מקורית עבור מצלמות MIPI

פלטפורמת SCAILX edge AI ממנפת את מעבד NXP i.MX 8M Plus, הכולל כפוליציאות MIPI CSI-2 עם 4 נתיבים, לצד I²C ייעודי, כוח ו-GPIO לשליטה במצלמה. בסיס חומרה זה מאפשר שילוב MIPI אמין ובעל ביצועים-גבוהים.

סוגי מצלמה נתמכים ב-SCAILX

1. מצלמת לוח SCAILX-2GS234-xY

מבוסס על חיישן התריס הגלובלי Onsemi AR0234 עם ספק שירותי אינטרנט מובנה ומנהל התקן V4L2 מותאם אישית עבור SCAILX, אידיאלי ללכידת תנועה במהירות גבוהה- ולבדיקה תעשייתית.

2. מצלמת זום בלוק של Sony FCB-EV9500M

פלט MIPI ישיר ליישומי PTZ וזום מקצועיים

3. תמיכה בממיר LVDS-ל-MIPIלוח הרחבה אופציונלי מאפשר תאימות למצלמות זום פלט LVDS מבית Videology, Sony, Tamron ומותגים תעשייתיים אחרים, מה שמרחיב מאוד את מבחר המצלמות.

מַסְקָנָה

MIPI CSI-2 הוא הממשק האופטימלי עבור מערכות ראיית קצה מקצועיות, איזון מהירות, כוח, גודל והשהייה. יציאות ה-MIPI הכפולות המקוריות של פלטפורמת SCAILX AI, עיבוד i.MX 8M Plus ועיצוב החומרה המודולרי מספקים בסיס חזק לשילוב חיישני תריס גלובליים, מצלמות זום ומודולים תעשייתיים מותאמים אישית.

שילוב מוצלח של MIPI תלוי בשלושה עמודים: