¿Qué es MIPI CSI-2? Explicación de la interfaz de cámara MIPI para visión integrada
Elegir una cámara MIPI CSI-2 no consiste solo en encontrar el sensor adecuado. Esta guía explica cómo deben funcionar en conjunto el hardware de la cámara, los carriles CSI-2, los conectores, las placas portadoras, los procesadores y el software, y cómo determinar si 36S o 36A es el mejor punto de partida para su sistema de visión embebida.
Responda tres preguntas rápidas para encontrar la familia de cámaras MIPI CSI-2 que sea el mejor punto de partida para su integración.
Esta guía ofrece una recomendación inicial. Antes de la producción, siempre se deben confirmar el modelo exacto de cámara, la placa portadora, el controlador, el BSP y la versión del sistema operativo.
Explorar la gama de cámaras MIPI CSI-2 →¿Qué es MIPI CSI-2?
CSI significa Camera Serial Interface (interfaz serie de cámara). CSI-2 es la interfaz MIPI para cámaras que se utiliza habitualmente para transferir datos de imagen entre un sensor de imagen o un módulo de cámara y un procesador integrado.
En un sistema MIPI CSI-2 directo, la cámara se conecta a una entrada CSI-2 compatible de la placa portadora o del procesador.
La ruta básica de la señal es:
Isensor de imagen / módulo de cámara
↓
Conexión MIPI CSI-2
↓
Placa portadora o procesador
↓
Procesamiento de imágenes / aplicación
Esta arquitectura relativamente directa reduce la necesidad de hardware adicional de conversión de interfaz en comparación con arquitecturas de cámaras remotas, como los sistemas de cámara GMSL2 o FPD-Link III.
Cuando es necesario colocar la cámara más lejos del procesador, una arquitectura de cámara GMSL2 o FPD-Link III puede proporcionar una conexión de mayor alcance mediante hardware de serializador/deserializador.
¿Por qué es importante MIPI CSI-2?
La interfaz de la cámara determina cómo llegan los datos de imagen al procesador y, por tanto, afecta a la arquitectura general del sistema de visión embebida.
MIPI CSI-2 es especialmente relevante cuando el diseño requiere:
•una cámara board-level compacta;
•transferencia de imágenes de baja latencia;
•comunicación directa entre la cámara y el procesador;
•una cámara situada cerca del procesador;
•bajo consumo energético;
•integración con una plataforma de procesamiento embebida.
Pero elegir «MIPI CSI-2» es solo el principio del proceso de selección de la cámara.
La pregunta que realmente hay que plantearse es:
- ¿Puede esta cámara MIPI CSI-2 específica funcionar con este procesador, esta placa portadora y esta configuración de software con la resolución y la frecuencia de fotogramas que requiere mi aplicación?
Por eso, MIPI CSI-2 debe considerarse como parte del sistema de imagen completo, en lugar de como una especificación aislada de la cámara.
Si todavía está decidiendo entre interfaces, compare las arquitecturas de cámara MIPI CSI-2, cámara GMSL2 y cámara FPD-Link III antes de seleccionar la configuración final de la cámara.
¿Cuáles son las principales variables técnicas de un sistema de cámara MIPI CSI-2?
Abre una tarjeta para ver qué significa cada variable y qué debes comprobar.
Carriles CSI-2 Suficientes carriles y ancho de banda para tu flujo de imágenes.
MIPI CSI-2 transfiere datos de imagen a través de uno o más carriles de datos. Una mayor resolución, frecuencia de fotogramas y profundidad de bits aumentan la cantidad de datos que debe transferir la conexión.
La serie 36S admite hasta cuatro carriles de datos CSI-2 en las configuraciones documentadas.
Confirma que la cámara y el host admiten la cantidad y la velocidad necesarias de carriles CSI-2.
Conector y asignación de pines Deben coincidir tanto el conector como la asignación eléctrica de pines.
Dos cámaras MIPI CSI-2 pueden usar conectores o asignaciones de pines diferentes. Que un conector encaje físicamente en la placa portadora no confirma automáticamente la compatibilidad.
Verifica el tipo de conector y la asignación de pines con respecto a la placa portadora exacta.
Procesador y placa portadora Comprueba toda la conexión entre la cámara y el procesador.
El procesador necesita una entrada CSI-2 compatible. La placa portadora debe ofrecer la conexión de cámara necesaria y admitir la configuración de carriles requerida.
Verifica juntos el procesador exacto y la configuración de la placa portadora.
Compatibilidad de controladores y software El sensor exacto necesita compatibilidad de software.
La plataforma host debe poder configurar el sensor de imagen exacto y adquirir su flujo de imágenes. Por lo tanto, la selección de la cámara incluye todo el entorno de software.
Disponibilidad de controladores del sensor, compatibilidad con el paquete de soporte de la placa (BSP), compatibilidad con el sistema operativo y configuración del árbol de dispositivos.
Resolución, frecuencia de fotogramas y profundidad de bits La configuración de imagen determina el rendimiento de datos necesario.
El ancho de banda necesario depende del modo de funcionamiento de la cámara y del formato de salida.
Estimación inicial para cámaras que usan el mismo modo Píxeles por fotograma × fotogramas por segundo × bits por píxel × cantidad de cámaras
Usa los bits por píxel del formato de salida seleccionado. Ten en cuenta la sobrecarga del protocolo y las limitaciones de la plataforma.
Confirma que el host admite el formato de salida y dispone de suficiente ancho de banda para la resolución, la frecuencia de fotogramas y la cantidad de cámaras requeridas.
Distancia entre la cámara y el procesador MIPI CSI-2 es adecuado para conexiones directas cortas de cámara.
Si la cámara debe colocarse más lejos del procesador, considera GMSL2 o FPD-Link III. Estas arquitecturas utilizan un serializador en la cámara y un deserializador compatible cerca de la plataforma de procesamiento.
Confirma la distancia prevista entre la cámara y el procesador, el recorrido del cable y la arquitectura de interfaz admitida.
Comprueba el sistema completo. La cámara, la conexión, la placa portadora, el procesador y el software deben admitir la configuración que necesitas.
Factores de selección de cámaras MIPI CSI-2
Estas dependencias explican por qué la compatibilidad con MIPI CSI-2 debe evaluarse a nivel de sistema y no solo comprobando el nombre de la interfaz.
| Factor | A qué afecta | Cuando se vuelve importante | Implicaciones para la selección de cámaras |
|---|---|---|---|
|
Configuración de carriles CSI-2 |
Ancho de banda de imagen disponible |
Alta resolución, alta velocidad de fotogramas o varias cámaras |
Confirme que la cámara y el procesador admitan el número y la velocidad requeridos |
|
Conector y asignación de pines |
Conexión física y eléctrica |
Conectar la cámara a una placa portadora |
No des por sentado que un conector del mismo tamaño sea compatible |
|
Entrada CSI-2 del procesador |
Si se puede recibir el flujo de imágenes |
Selección de la plataforma de procesamiento |
Confirma que el procesador sea compatible con la configuración de la cámara |
|
Compatibilidad con placas portadoras |
Conexión de la cámara, enrutamiento y carriles disponibles |
Jetson, NXP, Raspberry Pi y otros módulos de computación |
Verifique la placa portadora exacta, no solo el procesador |
|
Controlador del sensor |
Configuración del sensor y captura de imágenes |
Pasar de la conexión del hardware a una cámara operativa |
Confirma que existe un controlador para el sensor y la plataforma exactos |
|
Resolución y frecuencia de fotogramas |
Rendimiento requerido |
Imágenes de alta resolución o alta velocidad |
Verifique que el modo de funcionamiento requerido se ajuste al ancho de banda CSI-2 disponible |
|
Formato de píxel y profundidad de bits |
Cantidad y formato de los datos de imagen |
Imagen RAW o adquisición con mayor profundidad de bits |
Confirma que la plataforma receptora admita la salida de la cámara |
|
Distancia de la cámara |
Arquitectura del sistema |
Cámara situada lejos del procesador |
Considere GMSL2 o FPD-Link III cuando se necesiten cables más largos |
|
Software / BSP |
Funcionamiento completo del sistema |
Integración en producción |
Confirme la configuración exacta del sistema operativo y del BSP antes de la selección |
¿Cuándo es MIPI CSI-2 la opción adecuada para una aplicación de visión integrada?
¿Cómo interactúan los factores de MIPI CSI-2?
Las variables técnicas de un sistema MIPI CSI-2 están relacionadas. Un cambio en un requisito puede afectar al resto del sistema. Aumentar la resolución, la frecuencia de fotogramas, la profundidad de bits o la cantidad de cámaras incrementa la cantidad de datos de imagen que el sistema debe gestionar.
Todo el sistema debe poder gestionar el mayor caudal de datos.
La cámara, el conector, la placa portadora y el procesador deben admitir la cantidad y la velocidad de carriles CSI-2 requeridas.
El procesador también debe tener capacidad suficiente para recibir y procesar el flujo de imágenes, mientras que el software debe admitir el sensor exacto y el modo de funcionamiento.
Por eso, la velocidad máxima de la interfaz no determina por sí sola el rendimiento final del sistema. La salida del sensor, la resolución, la profundidad de bits, la configuración de carriles, la capacidad del procesador, el ancho de banda de la memoria y la configuración del software influyen en el resultado alcanzable.
¿Dónde se utiliza MIPI CSI-2?
MIPI CSI-2 resulta útil en aplicaciones de visión integrada en las que son importantes el hardware de cámara compacto y la integración directa con el procesador.
Automatización industrial y visión artificial
Los módulos de cámara MIPI compactos se pueden integrar en equipos de inspección y sistemas integrados de visión artificial.
Las aplicaciones con objetos en movimiento pueden requerir sensores con obturador global, mientras que la resolución, la frecuencia de fotogramas y los requisitos de disparo determinan la configuración exacta de la cámara.
Para sistemas utilizados en inspección, medición, verificación y control de producción, consulte la guía de cámaras para automatización de fábricas, donde encontrará consideraciones adicionales para seleccionar una cámara.
Robótica y sistemas autónomos
Los robots suelen combinar cámaras compactas con procesadores integrados.
MIPI CSI-2 puede ser adecuado cuando la cámara y el procesador están ubicados cerca y se requiere una adquisición de baja latencia.
Si la cámara debe colocarse más lejos del hardware de procesamiento, una cámara GMSL2 o FPD-Link III puede ofrecer una arquitectura más adecuada.
La guía de cámaras de visión para robots explica cómo la interfaz, el sensor, la longitud del cable y los requisitos de procesamiento afectan la selección de cámaras para robótica integrada.
Equipos médicos y de ciencias de la vida
Los dispositivos médicos integrados pueden beneficiarse de módulos de cámara compactos cuando el espacio disponible y la integración del procesador son consideraciones de diseño importantes.
Al seleccionar una cámara, se deben tener en cuenta el nivel de detalle de imagen requerido, la sensibilidad, la frecuencia de fotogramas, la óptica y el entorno de integración, así como la compatibilidad con el procesador.
Agricultura
Las cámaras integradas se pueden incorporar en robots agrícolas, sistemas de monitorización y equipos automatizados donde el procesamiento de imágenes se realiza directamente en el dispositivo.
MIPI CSI-2 puede ser una opción adecuada para diseños compactos en los que la cámara se encuentra cerca del procesador. Para máquinas de exterior que requieren distancias mayores entre la cámara y el procesador, cableado robusto o una cámara remota, puede ser más adecuada una cámara GMSL2 con clasificación IP67.
Lee la guía de cámaras agrícolas para obtener más información sobre cómo elegir una cámara para la monitorización de cultivos, la clasificación, la cosecha robótica y la automatización en exteriores.
IA integrada y visión artificial
Plataformas como NVIDIA Jetson pueden procesar flujos de imágenes directamente en el sistema integrado cuando se dispone de una cámara compatible, una placa portadora, un controlador y una configuración de plataforma adecuados.
Las cámaras MIPI CSI-2 pueden conectarse directamente en configuraciones compatibles, mientras que los sistemas de cámaras GMSL2 y FPD-Link III suelen requerir el hardware deserializador correspondiente.
Para sistemas que utilizan IA en el borde o procesamiento local de imágenes, explore la plataforma NVIDIA Jetson Orin para visión integrada.
