Was ist MIPI CSI-2? Die MIPI-Kameraschnittstelle für Embedded Vision erklärt
Bei der Auswahl einer MIPI CSI-2-Kamera geht es nicht nur darum, den richtigen Sensor zu finden. Dieser Leitfaden erklärt, wie Kamerahardware, CSI-2-Lanes, Steckverbinder, Carrier-Boards, Prozessoren und Software zusammenspielen müssen und wie Sie herausfinden, ob 36S oder 36A der bessere Ausgangspunkt für Ihr Embedded-Vision-System ist.
Beantworten Sie drei kurze Fragen, um die MIPI CSI-2-Kamerafamilie zu finden, die den besten Ausgangspunkt für Ihre Integration bietet.
Dieser Leitfaden bietet eine erste Empfehlung. Das genaue Kameramodell, die Carrier Board, der Treiber, das BSP und die Betriebssystemversion sollten vor der Produktion stets bestätigt werden.
Entdecken Sie die MIPI CSI-2-Kameraserie →Was ist MIPI CSI-2?
CSI steht für Camera Serial Interface. CSI-2 ist die MIPI-Kameraschnittstelle, die häufig zur Übertragung von Bilddaten zwischen einem Bildsensor oder Kameramodul und einem Embedded-Prozessor verwendet wird.
In einem direkten MIPI CSI-2-System wird die Kamera an einen kompatiblen CSI-2-Eingang auf der Carrier Board oder dem Prozessor angeschlossen.
Der grundlegende Signalpfad sieht wie folgt aus:
IBildsensor / Kameramodul
↓
MIPI CSI-2-Verbindung
↓
Carrier Board oder Prozessor
↓
Bildverarbeitung / Anwendung
Diese relativ direkte Architektur reduziert den Bedarf an zusätzlicher Hardware zur Schnittstellenkonvertierung im Vergleich zu Architekturen mit abgesetzten Kameras, etwa GMSL2-Kamera- oder FPD-Link-III-Kamerasystemen.
Wenn die Kamera weiter entfernt vom Prozessor positioniert werden muss, ermöglicht eine GMSL2-Kamera- oder FPD-Link-III-Kameraarchitektur eine Verbindung über größere Entfernungen mithilfe von Serializer-/Deserializer-Hardware.
Warum ist MIPI CSI-2 wichtig?
Die Kameraschnittstelle bestimmt, wie Bilddaten den Prozessor erreichen, und beeinflusst daher die Gesamtarchitektur des Embedded-Vision-Systems.
MIPI CSI-2 ist besonders relevant, wenn das Design Folgendes erfordert:
• eine kompakte Boardlevel-Kamera;
• eine Bildübertragung mit geringer Latenz;
• eine direkte Kommunikation zwischen Kamera und Prozessor;
• eine Kamera in unmittelbarer Nähe des Prozessors;
• einen geringen Stromverbrauch;
• die Integration in eine Embedded-Verarbeitungsplattform.
Die Wahl von „MIPI CSI-2“ ist jedoch nur der Anfang des Kameraauswahlprozesses.
Die eigentliche Frage sollte lauten:
- Kann diese spezielle MIPI-CSI-2-Kamera mit diesem Prozessor, Carrier Board und dieser Softwarekonfiguration bei der von meiner Anwendung benötigten Auflösung und Bildrate eingesetzt werden?
Deshalb sollte MIPI CSI-2 als Teil des vollständigen Bildgebungssystems betrachtet werden und nicht als isolierte Kameraspezifikation.
Wenn Sie noch zwischen Schnittstellen abwägen, vergleichen Sie die Architekturen von MIPI-CSI-2-Kameras, GMSL2-Kameras und FPD-Link-III-Kameras , bevor Sie die endgültige Kamerakonfiguration auswählen.
Was sind die wichtigsten technischen Variablen in einem MIPI CSI-2 Kamerasystem?
Öffnen Sie eine Karte, um zu erfahren, was die einzelnen Variablen bedeuten und was zu prüfen ist.
CSI-2-Lanes Genügend Lanes und Bandbreite für Ihren Bilddatenstrom.
MIPI CSI-2 überträgt Bilddaten über eine oder mehrere Daten- Lanes. Eine höhere Auflösung, Bildrate und Bittiefe erhöhen die Datenmenge, die über die Verbindung übertragen werden muss.
Die 36S-Serie unterstützt in dokumentierten Konfigurationen bis zu vier CSI-2- Daten-Lanes.
Prüfen Sie, ob Kamera und Host die erforderliche Anzahl und Geschwindigkeit der CSI-2-Lanes unterstützen.
Stecker und Pinbelegung Stecker und elektrische Pinbelegung müssen übereinstimmen.
Zwei MIPI-CSI-2-Kameras können unterschiedliche Stecker oder Pinbelegungen verwenden. Wenn ein Stecker mechanisch auf das Carrier Board passt, ist die Kompatibilität nicht automatisch gewährleistet.
Prüfen Sie Steckertyp und Pinbelegung anhand des genauen Carrier Boards.
Prozessor und Carrier Board Prüfen Sie die gesamte Verbindung zwischen Kamera und Prozessor.
Der Prozessor benötigt einen kompatiblen CSI-2-Eingang. Das Carrier Board muss den erforderlichen Kameraanschluss bereitstellen und die nötige Lane-Konfiguration unterstützen.
Prüfen Sie den genauen Prozessor und die Carrier-Board-Konfiguration gemeinsam.
Treiber- und Softwareunterstützung Der jeweilige Sensor benötigt kompatible Softwareunterstützung.
Die Hostplattform muss den genauen Bildsensor konfigurieren und dessen Bilddatenstrom erfassen können. Die Auswahl der Kamera umfasst daher die gesamte Softwareumgebung.
Verfügbarkeit von Sensortreibern, Unterstützung durch das Board Support Package (BSP), Kompatibilität mit dem Betriebssystem und Device-Tree- Konfiguration.
Auflösung, Bildrate und Bittiefe Die Bildeinstellungen bestimmen den erforderlichen Datendurchsatz.
Die erforderliche Bandbreite hängt vom Betriebsmodus der Kamera und dem Ausgabeformat ab.
Ausgangsschätzung für Kameras mit demselben Modus Pixel pro Bild × Bilder pro Sekunde × Bits pro Pixel × Anzahl der Kameras
Verwenden Sie die Bittiefe pro Pixel des ausgewählten Ausgabeformats. Berücksichtigen Sie Protokoll-Overhead und Plattformbeschränkungen.
Prüfen Sie, ob der Host das Ausgabeformat unterstützt und über genügend Bandbreite für die erforderliche Auflösung, Bildrate und Anzahl der Kameras verfügt.
Abstand zwischen Kamera und Prozessor MIPI CSI-2 eignet sich für kurze, direkte Kameraverbindungen.
Muss die Kamera weiter vom Prozessor entfernt positioniert werden, kommen GMSL2 oder FPD-Link III infrage. Diese Architekturen verwenden einen Serializer an der Kamera und einen kompatiblen Deserializer nahe der Verarbeitungsplattform.
Prüfen Sie den vorgesehenen Abstand zwischen Kamera und Prozessor, die Kabelführung und die unterstützte Schnittstellenarchitektur.
Prüfen Sie das Gesamtsystem. Kamera, Verbindung, Carrier Board, Prozessor und Software müssen Ihre Anforderungen an die Konfiguration erfüllen.
Auswahlkriterien für MIPI CSI-2 Kameras
Aufgrund dieser Abhängigkeiten sollte die MIPI CSI-2-Kompatibilität auf Systemebene bewertet werden und nicht nur anhand der Schnittstellenbezeichnung.
| Faktor | Was es beeinflusst | Wenn es wichtig wird | Auswirkungen auf die Kameraauswahl |
|---|---|---|---|
|
CSI-2-Spurkonfiguration |
Verfügbare Bildbandbreite |
Hohe Auflösung, hohe Bildrate oder mehrere Kameras |
Bestätigen Sie, dass Kamera und Prozessor die erforderliche Anzahl und Geschwindigkeit der Lanes unterstützen |
|
Anschluss und Pinbelegung |
Physische und elektrische Verbindung |
Die Kamera an ein Carrier Board anschließen |
Gehen Sie nicht davon aus, dass passende Steckverbindergrößen Kompatibilität bedeuten. |
|
CSI-2-Eingang des Prozessors |
Ob der Bilddatenstrom empfangen werden kann |
Auswahl der Verarbeitungsplattform |
Bestätigen Sie, dass der Prozessor die Kamerakonfiguration unterstützt |
|
Trägerplatinenunterstützung |
Kameraanschluss, Routing und verfügbare Lanes |
Jetson-, NXP-, Raspberry-Pi- und andere Compute-Module |
Überprüfen Sie die genaue Carrier Board statt nur den Prozessor |
|
Sensortreiber |
Sensorkonfiguration und Bildaufnahme |
Von der Hardwareverbindung zur funktionsfähigen Kamera |
Bestätigen Sie, dass ein Treiber für den genauen Sensor und die Plattform vorhanden ist |
|
Auflösung und Bildrate |
Erforderlicher Durchsatz |
Bildgebung mit hoher Detailgenauigkeit oder hoher Geschwindigkeit |
Prüfen Sie, ob der erforderliche Betriebsmodus in die verfügbare CSI-2-Bandbreite passt. |
|
Pixelformat und Bittiefe |
Menge und Format der Bilddaten |
RAW-Bildgebung oder Erfassung mit höherer Bittiefe |
Bestätigen Sie, dass die Empfangsplattform die Kameraausgabe unterstützt |
|
Kameraabstand |
Systemarchitektur |
Kamera mit Abstand zum Prozessor |
Ziehen Sie GMSL2 oder FPD-Link III in Betracht, wenn längere Kabel erforderlich sind |
|
Software / BSP |
Vollständiger Systembetrieb |
Integration in die Produktion |
Bestätigen Sie vor der endgültigen |
Wann ist MIPI CSI-2 die richtige Wahl für eine Embedded-Vision-Anwendung?
Wie hängen die MIPI CSI-2-Faktoren zusammen?
Die technischen Variablen in einem MIPI CSI-2-System hängen zusammen. Eine Änderung einer Anforderung kann sich auf den Rest des Systems auswirken. Eine höhere Auflösung, Bildrate, Bittiefe oder Kameraanzahl erhöht die Menge der Bilddaten, die das System verarbeiten muss.
Das gesamte System muss den höheren Datendurchsatz bewältigen.
Kamera, Anschluss, Carrier Board und Prozessor müssen die erforderliche Anzahl und Geschwindigkeit der CSI-2-Lanes unterstützen.
Der Prozessor muss außerdem genügend Kapazität haben, um den Bilddatenstrom zu empfangen und zu verarbeiten. Die Software muss den genauen Sensor und Betriebsmodus unterstützen.
Deshalb bestimmt die maximale Schnittstellengeschwindigkeit allein nicht die Systemleistung. Sensorausgabe, Auflösung, Bittiefe, Lane-Konfiguration, Prozessorkapazität, Speicherbandbreite und Softwarekonfiguration beeinflussen alle das erzielbare Ergebnis.
Wo wird MIPI CSI-2 eingesetzt?
MIPI CSI-2 eignet sich für Embedded-Vision-Anwendungen, bei denen kompakte Kamerahardware und die direkte Integration in den Prozessor wichtig sind.
Industrielle Automatisierung und industrielle Bildverarbeitung
Kompakte MIPI-Kameramodule lassen sich in Inspektionsgeräte und eingebettete Systeme für die industrielle Bildverarbeitung integrieren.
Bei Anwendungen mit bewegten Objekten sind möglicherweise Sensoren mit Global Shutter erforderlich. Auflösung, Bildrate und Triggeranforderungen bestimmen die genaue Kamerakonfiguration.
Weitere Hinweise zur Kameraauswahl für Systeme zur Inspektion, Messung, Verifizierung und Produktionssteuerung finden Sie im Leitfaden zu Kameras für die Fabrikautomation.
Robotik und autonome Systeme
Roboter kombinieren häufig kompakte Kameras mit Embedded-Prozessoren.
MIPI CSI-2 kann geeignet sein, wenn Kamera und Prozessor nahe beieinander liegen und eine Erfassung mit geringer Latenz erforderlich ist.
Muss die Kamera weiter von der Verarbeitungshardware entfernt positioniert werden, kann eine GMSL2-Kamera oder eine FPD-Link-III-Kamera eine geeignetere Architektur bieten.
Der Leitfaden zu Robotik-Vision-Kameras erläutert, wie sich Schnittstelle, Sensor, Kabellänge und Verarbeitungsanforderungen auf die Kameraauswahl für eingebettete Robotik auswirken.
Medizinische Geräte und Geräte für die Biowissenschaften
Eingebettete medizinische Geräte können von kompakten Kameramodulen profitieren, wenn der verfügbare Platz und die Prozessorintegration wichtige Konstruktionsaspekte sind.
Bei der Kameraauswahl sollten die erforderliche Bilddetailgenauigkeit, Lichtempfindlichkeit, Bildrate, Optik und Integrationsumgebung sowie die Prozessor-Kompatibilität berücksichtigt werden.
Landwirtschaft
Embedded-Kameras lassen sich in Landwirtschaftsrobotern, Überwachungssystemen und automatisierten Anlagen integrieren, bei denen die Bildverarbeitung direkt auf dem Gerät erfolgt.
Für kompakte Designs, bei denen sich die Kamera nahe am Prozessor befindet, kann MIPI CSI-2 geeignet sein. Für Maschinen im Außenbereich, die größere Kameraabstände, robuste Verkabelung oder eine entfernte Kameraposition erfordern, ist eine IP67-GMSL2-Kamera möglicherweise besser geeignet.
Weitere Informationen zur Kameraauswahl für die Überwachung von Nutzpflanzen, Sortierung, robotergestützte Ernte und Automatisierung im Außenbereich finden Sie im Leitfaden zu Kameras für die Landwirtschaft.
Eingebettete KI und Computer Vision
Plattformen wie NVIDIA Jetson können Bilddatenströme direkt im eingebetteten System verarbeiten, wenn eine unterstützte Kamera, Carrier Board, ein Treiber und eine passende Plattformkonfiguration verfügbar sind.
MIPI CSI-2-Kameras können in unterstützten Konfigurationen direkt angeschlossen werden, während GMSL2-Kamerasysteme und FPD-Link-III-Kamerasysteme in der Regel entsprechende Deserializer-Hardware erfordern.
Für Systeme mit Edge-KI oder lokaler Bildverarbeitung entdecken Sie die NVIDIA-Jetson-Orin-Plattform für Embedded Vision.
