소개
지난 2 년 동안 인공 지능 (AI) 비전, 자동화 및 모바일 장치의 빠른 개발로 임베디드 비전 분야는 카메라 성능 및 통합에 대한 수요가 점점 더 높아졌습니다. 그러나 기술 발전에도 불구하고 MIPI 및 USB 인터페이스는 대부분의 임베디드 비전 응용 프로그램에서 가장 인기있는 두 가지 인터페이스 유형으로 남아 있습니다.
이 기사는 MIPI 및 USB 카메라 인터페이스의 정의, 기능, 장점 및 단점을 조사하고 자세한 비교를 통해 특정 프로젝트에 가장 적합한 카메라 솔루션을 찾을 수있는 실용적인 선택 안내서를 제공합니다.
MIPI 및 USB 인터페이스에 대해 자세히 알아보십시오
MIPI 카메라는 기본적으로 MIPI CSI 프로토콜을 사용하여 카메라 센서와 기본 프로세서간에 통신하는 카메라 모듈입니다. MIPI CSI 프로토콜은 고속, 효율적이며 확장 가능한 통신을 위해 특별히 설계되었으므로 고품질 이미지 캡처가 필요한 애플리케이션에 이상적인 선택입니다. 반면에 USB 카메라는 USB 인터페이스를 통해 데이터를 전송합니다. MIPI 및 USB 인터페이스의 다양한 유형과 기능을 자세히 살펴 보겠습니다. 이전 기사에서는 간단히MIPI 및 USB 인터페이스를 이해했습니다.
MIPI 인터페이스
MIPI는 현재 카메라와 호스트 장치 간의 지점 간 이미지 및 비디오 전송에 가장 일반적으로 사용되는 카메라 인터페이스입니다. 그것의 장점은 다양한 고성능 애플리케이션을 지원할 수있는 사용 편의성과 능력에 있습니다. 또한 1080p, 4K, 8K 및 고해상도 비디오 및 고해상도 이미징과 같은 강력한 기능을 제공합니다.
MIPI CSI -2 인터페이스
MIPI CSI {{0}} (MIPI 카메라 직렬 인터페이스 2) 표준 인터페이스는 고성능, 비용 효율성 및 사용 편의성으로 특징 지어집니다. 최대 10GB\/s의 최대 대역폭을 제공하며 각각의 데이터 전송 속도가 최대 2.5GB\/s의 4 개의 이미지 데이터 채널을 특징으로합니다. MIPI CSI -2은 USB 3.0보다 빠르며 1080p에서 8k 이상의 비디오 해상도를 처리 할 수있는 신뢰할 수있는 프로토콜이 있습니다. 또한 전력 소비가 적기 때문에 MIPI CSI -2은 순 이미지 대역폭이 더 높습니다.
MIPI CSI -2 인터페이스는 멀티 코어 프로세서와 함께 CPU 리소스가 적습니다. 그것은입니다기본 카메라 인터페이스Raspberry Pi와 Jetson Nano의 경우. Raspberry Pi 카메라 모듈 V1 및 V2는이 인터페이스를 기반으로합니다.
MIPI 카메라 인터페이스의 장점
MIPI CSI {{{0}}는 일반적으로 속도 측면에서 USB 3.0을 능가하며 1080p에서 8k 이상의 범위의 비디오 해상도를 처리하기위한 신뢰할 수있는 프로토콜을 제공합니다. 또한 MIPI 카메라는 장치의 이미지 신호 프로세서 (ISP)에 직접 연결되어 있으므로 일반적으로 우수한 이미지 품질, 낮은 대기 시간 및 더 나은 동기화를 제공합니다. 오버 헤드가 낮고 멀티 코어 프로세서에 대한 지원으로 인해 일반적으로 CPU 자원 소비가 줄어 듭니다.
MIPI 카메라 인터페이스의 제한
MIPI 인터페이스는 일반적으로 긴 케이블이 필요한 애플리케이션에 권장되지 않습니다. 기능은 30cm 이상으로 제한되어 있습니다. MIPI CSI -2에는 특수 구성 요소가 필요하므로 임베디드 시스템 비용을 증가시킬 수 있습니다. 또한 일반적으로 추가 드라이버 및 특정 하드웨어 인터페이스가 필요하므로 특히 MIPI 표준에 익숙하지 않은 개발자에게 통합이 더 어려워집니다.
USB 인터페이스
USB 인터페이스는 일반적으로 두 시스템 (카메라와 PC) 간의 연결 지점입니다. 플러그 앤 플레이 기능으로 알려진 USB 인터페이스를 선택하는 이점은 비싸고 시간이 많이 걸리는 개발주기와 내장 비전 인터페이스와 관련된 비용이 필요하지 않다는 사실에 있습니다. 구형 버전의 USB 2. 0는 명백한 기술적 한계로 인해 점차 감소했으며 많은 구성 요소와 호환되지 않습니다. USB 3. 0 및 USB 3.1 Gen 1 인터페이스의 도입은 USB 2의 한계를 극복하는 것을 목표로했습니다. 0 인터페이스.
USB 3. 0 인터페이스
USB 3. 0 (및 USB 3.1 Gen 1) 인터페이스는 플러그 앤 플레이 호환성 및 낮은 CPU로드를 포함하여 다른 인터페이스의 장점을 결합합니다. USB 3. 0 Visual Industrial Standard는 또한 고해상도 및 고속 카메라에 대한 신뢰성을 향상시킵니다.
최소한의 추가 하드웨어가 필요하며 초당 4 0 메가 바이트까지 낮은 대역폭을 지원합니다. 최대 대역폭은 초당 480 메드에 도달합니다. USB 2.0보다 10 배 빠르며 Gige보다 4 배 빠릅니다! 플러그 앤 플레이 기능은 또한 임베디드 비전 장치가 손상된 카메라를 쉽게 교체 할 수 있도록합니다.
USB 3. 0 인터페이스의 제한
USB 표준의 대역폭 제한으로 인해 USB 3의 가장 큰 단점은 고속으로 고해상도 센서를 실행할 수 없다는 것입니다. 또 다른 단점은 케이블이 기본 프로세서에서 최대 5 미터에만 도달 할 수 있다는 것입니다. 또한 추가 데이터 처리 및 프로토콜 오버 헤드로 인해 대기 시간이 높아질 수 있습니다. 산업용 카메라와 이러한 케이블의 호환성은 사례별로 점검해야합니다.
MIPI 대 USB 카메라 인터페이스 : 주요 차이 비교
MIPI와 USB 카메라 인터페이스의 차이점을 더 잘 이해하기 위해 다음 표는 주요 차이점을 요약합니다.
| MIPI 카메라 | USB 카메라 | |
|---|---|---|
| 데이터 전송 속도\/대역폭 | MIPI CSI -2}} 최대 10Gbps (4 개의 채널)에 도달하면 더 높습니다. | USB 표준에 의해 제한되어 (USB 2. 0 : 48 0 MBPS; USB 3.0 : 5 GBPS; USB 3.2 Gen 2x2 : 20 GBPS; Thunderbolt 3\/USB 4 : 40 GBPS) |
| 전력 소비 | 낮추다 | 더 높은 |
| 호환성 및 통합 난이도 | 특정 하드웨어 및 드라이버가 필요하며 통합하기가 더 복잡합니다. | 다양한 장치 및 운영 체제, 플러그 앤 플레이 및 통합이 쉽습니다. |
| 전송 거리 | 짧고 일반적으로 30cm 이내에 제한됩니다 | Long, USB 2. 0\/3. 0은 최대 5 미터에 도달 할 수 있습니다 |
| 비용 | 특수 구성 요소와 설계가 필요하므로 일반적으로 더 높습니다 | 일반적으로 더 낮고 경제적입니다 |
| 이미지 품질 및 대기 시간 | 일반적으로 더 높고 낮은 대기 시간, ISP에 직접 연결됩니다 | 대기 시간 문제, 이미지 처리 효율이 낮을 수 있습니다 |
| 다중 카메라 호환성 |
여러 채널 및 가상 채널을 사용하여 다중 카메라 구성을 지원합니다 | USB 허브 및 시스템 리소스에 따라 다릅니다 |
GMSL은 또 다른 인기있는 인터페이스이며, 일반적으로 이미지 데이터를 3 미터 이상 거리에서 전송해야 할 때 MIPI 및 USB의 대안으로 사용됩니다.
물론 올바른 카메라 모듈을 선택하는 방법을 잘 모르면 방문하십시오.임베디드 비전 시스템의 올바른 카메라 모듈을 선택하는 방법.
프로젝트에 적합한 카메라 인터페이스를 선택하는 방법은 무엇입니까?
MIPI 또는 USB 카메라 인터페이스를 선택할 것인지 궁극적으로 프로젝트의 특정 요구 사항과 우선 순위에 따라 다릅니다. 다음은 몇 가지 주요 결정 요소입니다.
프로젝트 성능 요구 사항
프로젝트에 매우 높은 해상도, 높은 프레임 속도 및 로봇 AI 비전 장비 또는 산업 검사 시스템과 같은 낮은 대기 시간 이미지 전송이 필요한 경우 MIPI 카메라는 더 나은 선택입니다. 높은 대역폭과 ISP에 직접 연결하면 최적의 성능이 보장됩니다. 간단한 저속 이미지 응용 프로그램의 경우 USB 카메라는 일반적으로 충분하고 배포하기 쉽습니다.
전력 소비 제약
장치가 배터리로 구동되거나 엄격한 에너지 효율 요구 사항이있는 경우 MIPI 카메라는 저전력 설계로 인해 이점을 제공합니다. USB 카메라는 일반적으로 더 많은 전력을 소비하며 전력에 민감한 애플리케이션에 적합하지 않을 수 있습니다.
호환성 및 통합 복잡성
플러그 앤 플레이 기능, 광범위한 호환성 및 빠른 배포의 우선 순위를 정하는 경우 USB 카메라가 이상적인 선택입니다. 그들은 대부분의 장치 및 운영 체제와 호환되며 통합 복잡성이 낮습니다. 그러나 MIPI 카메라는 전문 하드웨어 및 드라이버 지원이 필요하므로 통합 프로세스를보다 복잡하고 기술 전문 지식을 더 많이 필요로하므로 시스템 개발 경험이 포함 된 팀에 더 적합합니다.
전송 거리
카메라를 더 먼 거리에 걸쳐 주 프로세서에 연결 해야하는 경우 USB 카메라 (최대 5 미터)가 장점이 있습니다. MIPI 카메라는 일반적으로 단거리 연결 (30 센티미터 이내)으로 제한되며 카메라가 프로세서에 가까운 소형 시스템에 적합합니다.
예산 고려 사항
USB 카메라는 일반적으로 더 비용 효율적이며 광범위한 호환성으로 인해 전용 프로세서가 필요하지 않으므로 전체 시스템 비용이 줄어 듭니다. MIPI 카메라에는 특수 구성 요소와 더 복잡한 설계가 필요하므로 선불 비용이 더 높아질 수 있습니다.
호스트 프로세서 호환성
호스트 시스템이 ARM 플랫폼 (NVIDIA JetSon, Ti Jacinto TDA4VM 또는 NXP I.MX)을 기반으로하는 경우 MIPI 카메라는 원활하게 통합됩니다. 호스트 시스템이 x 86 플랫폼을 기반으로하는 경우 USB 카메라가 더 적합한 선택입니다.
결론
임베디드 비전 응용 프로그램에서 카메라 인터페이스 선택이 중요합니다. 따라서 우리는 MIPI와 USB를 합리적으로 선택해야합니다. 물론,이 두 가지 외에 선택할 수있는 다른 인터페이스가 많이 있지만 대부분의 경우 MIPI 또는 USB만으로도 충분합니다.
