Qu’est-ce que le MIPI CSI-2 ? Explication de l’interface caméra MIPI pour la vision embarquée
Choisir une caméra MIPI CSI-2 ne consiste pas seulement à trouver le bon capteur. Ce guide explique comment le matériel de la caméra, les voies CSI-2, les connecteurs, les cartes porteuses, les processeurs et les logiciels doivent fonctionner ensemble, et comment déterminer si le 36S ou le 36A constitue le meilleur point de départ pour votre système de vision embarquée.
Répondez à trois questions rapides pour trouver la famille de caméras MIPI CSI-2 qui constitue le meilleur point de départ pour votre intégration.
Ce guide fournit une recommandation de départ. Le modèle exact de caméra, la carte porteuse, le pilote, le BSP et la version du système d’exploitation doivent toujours être confirmés avant la production.
Découvrir la gamme de caméras MIPI CSI-2 →Qu’est-ce que MIPI CSI-2 ?
CSI signifie Camera Serial Interface. CSI-2 est l’interface caméra MIPI couramment utilisée pour transférer des données d’image entre un capteur d’image ou un module caméra et un processeur embarqué.
Dans un système MIPI CSI-2 direct, la caméra se connecte à une entrée CSI-2 compatible sur la carte porteuse ou le processeur.
Le chemin du signal de base est le suivant :
Icapteur d’image / module caméra
↓
Connexion MIPI CSI-2
↓
Carte porteuse ou processeur
↓
Traitement d’image / application
Cette architecture relativement directe réduit le besoin de matériel de conversion d’interface supplémentaire par rapport aux architectures à caméra distante, telles que les systèmes à caméra GMSL2 ou FPD-Link III.
Lorsque la caméra doit être placée plus loin du processeur, une architecture à caméra GMSL2 ou FPD-Link III peut fournir une connexion longue distance à l’aide de matériel sérialiseur/désérialiseur.
Pourquoi le MIPI CSI-2 est-il important ?
L’interface de la caméra détermine comment les données d’image sont transmises au processeur et influe donc sur l’architecture globale du système de vision embarquée.
MIPI CSI-2 est particulièrement pertinent lorsque la conception nécessite :
•une caméra board-level compacte ;
•un transfert d’images à faible latence ;
•une communication directe entre la caméra et le processeur ;
•une caméra située à proximité du processeur ;
•une faible consommation d’énergie ;
•une intégration à une plateforme de traitement embarquée.
Mais choisir « MIPI CSI-2 » n’est que le début du processus de sélection de la caméra.
La vraie question devrait être :
- Cette caméra MIPI CSI-2 spécifique est-elle compatible avec ce processeur, cette carte porteuse et cette configuration logicielle, à la résolution et à la fréquence d’images requises par mon application ?
C’est pourquoi MIPI CSI-2 doit être considéré comme un élément du système d’imagerie complet plutôt que comme une spécification isolée de la caméra.
Si vous hésitez encore entre plusieurs interfaces, comparez les architectures des caméras MIPI CSI-2, GMSL2 et FPD-Link III avant de choisir la configuration finale de la caméra.
Quelles sont les principales variables techniques d’un système de caméra MIPI CSI-2 ?
Ouvrez une fiche pour découvrir la signification de chaque variable et les points à vérifier.
Voies CSI-2 Un nombre de voies et une bande passante suffisants pour votre flux d’images.
MIPI CSI-2 transmet les données d’image par une ou plusieurs voies de données. Une résolution, une fréquence d’images et une profondeur de bits plus élevées augmentent la quantité de données que la connexion doit transférer.
La série 36S prend en charge jusqu’à quatre voies de données CSI-2 dans les configurations documentées.
Vérifiez que la caméra et l’hôte prennent en charge le nombre et la vitesse de voies CSI-2 requis.
Connecteur et brochage Le connecteur et le brochage électrique doivent correspondre.
Deux caméras MIPI CSI-2 peuvent utiliser des connecteurs ou des brochages différents. Le fait qu’un connecteur s’insère physiquement dans la carte porteuse ne garantit pas sa compatibilité.
Vérifiez le type de connecteur et son brochage par rapport à la carte porteuse exacte.
Processeur et carte porteuse Vérifiez l’ensemble de la connexion entre la caméra et le processeur.
Le processeur doit disposer d’une entrée CSI-2 compatible. La carte porteuse doit exposer la connexion caméra requise et prendre en charge la configuration de voies nécessaire.
Vérifiez ensemble la configuration exacte du processeur et de la carte porteuse.
Prise en charge des pilotes et des logiciels Le capteur exact doit bénéficier d’une prise en charge logicielle compatible.
La plateforme hôte doit pouvoir configurer précisément le capteur d’image et acquérir son flux d’images. Le choix de la caméra inclut donc l’environnement logiciel complet.
Disponibilité du pilote du capteur, prise en charge du package de prise en charge de la carte (BSP), compatibilité avec le système d’exploitation et configuration de l’arborescence des périphériques.
Résolution, fréquence d’images et profondeur de bits Les paramètres d’image déterminent le débit de données requis.
La bande passante requise dépend du mode de fonctionnement de la caméra et du format de sortie.
Estimation de départ pour des caméras utilisant le même mode Pixels par image × images par seconde × bits par pixel × nombre de caméras
Utilisez le nombre de bits par pixel du format de sortie sélectionné. Tenez compte de la surcharge du protocole et des limites de la plateforme.
Vérifiez que l’hôte prend en charge le format de sortie et dispose d’une bande passante suffisante pour la résolution, la fréquence d’images et le nombre de caméras requis.
Distance entre la caméra et le processeur MIPI CSI-2 convient aux connexions directes et courtes avec la caméra.
Si la caméra doit être placée plus loin du processeur, envisagez GMSL2 ou FPD-Link III. Ces architectures utilisent un sérialiseur côté caméra et un désérialiseur compatible à proximité de la plateforme de traitement.
Vérifiez la distance prévue entre la caméra et le processeur, le cheminement du câble et l’architecture d’interface prise en charge.
Vérifiez l’ensemble du système. La caméra, la connexion, la carte porteuse, le processeur et le logiciel doivent prendre en charge la configuration requise.
Critères de sélection d’une caméra MIPI CSI-2
Ces dépendances expliquent pourquoi la compatibilité MIPI CSI-2 doit être évaluée au niveau du système, et pas seulement en vérifiant le nom de l’interface.
| Facteur | Ce que cela affecte | Quand cela devient important | Implications pour le choix de la caméra |
|---|---|---|---|
|
Configuration des voies CSI-2 |
Bande passante d’image disponible |
Haute résolution, fréquence d’images élevée ou caméras multiples |
Vérifiez que la caméra et le processeur prennent en charge le nombre et le débit requis |
|
Connecteur et brochage |
Connexion physique et électrique |
Connexion de la caméra à une carte porteuse |
Ne supposez pas que des connecteurs de même taille sont compatibles |
|
Entrée CSI-2 du processeur |
Possibilité de recevoir le flux d’images |
Sélection de la plateforme de traitement |
Confirmez que le processeur prend en charge la configuration de la caméra |
|
Prise en charge de la carte porteuse |
Connexion de la caméra, routage et voies disponibles |
Modules de calcul Jetson, NXP, Raspberry Pi et autres |
Vérifiez la carte porteuse exacte, et pas seulement le processeur |
|
Pilote de capteur |
Configuration du capteur et acquisition d’images |
Passer du raccordement matériel à une caméra fonctionnelle |
Confirmez qu’un pilote existe pour le capteur et la plateforme exacts |
|
Résolution et fréquence d’images |
Débit requis |
Imagerie haute résolution ou à haute vitesse |
Vérifiez que le mode de fonctionnement requis est compatible avec la bande passante CSI-2 disponible |
|
Format des pixels et profondeur de bits |
Quantité et format des données d’image |
Imagerie RAW ou acquisition avec une profondeur de bits supérieure |
Confirmez que la plateforme de réception prend en charge la sortie de la caméra |
|
Distance de la caméra |
Architecture système |
Caméra éloignée du processeur |
Envisagez GMSL2 ou FPD-Link III si des câbles plus longs sont nécessaires |
|
Logiciel / BSP |
Fonctionnement complet du système |
Intégration en production |
Confirmez la configuration exacte du système d’exploitation et du BSP avant la sélection finale |
Quand MIPI CSI-2 est-il le bon choix pour une application de vision embarquée ?
Comment les facteurs MIPI CSI-2 interagissent-ils ?
Les variables techniques d’un système MIPI CSI-2 sont liées. Une modification d’une exigence peut avoir des répercussions sur le reste du système. Augmenter la résolution, la fréquence d’images, la profondeur de bits ou le nombre de caméras accroît la quantité de données d’image que le système doit gérer.
Le système complet doit gérer le débit de données supérieur.
La caméra, le connecteur, la carte porteuse et le processeur doivent prendre en charge le nombre de voies CSI-2 requis et leur vitesse.
Le processeur doit également avoir une capacité suffisante pour recevoir et traiter le flux d’images, tandis que le logiciel doit prendre en charge le capteur exact et le mode de fonctionnement utilisé.
C’est pourquoi la vitesse maximale de l’interface ne détermine pas à elle seule les performances finales du système. La sortie du capteur, la résolution, la profondeur de bits, la configuration des voies, la capacité du processeur, la bande passante mémoire et la configuration logicielle influencent toutes les performances obtenues.
Où utilise-t-on le MIPI CSI-2 ?
MIPI CSI-2 est utile dans les applications de vision embarquée où la compacité du matériel caméra et l’intégration directe au processeur sont importantes.
Automatisation industrielle et vision industrielle
Les modules caméra MIPI compacts peuvent être intégrés dans des équipements d’inspection et des systèmes embarqués de vision industrielle.
Les applications impliquant des objets en mouvement peuvent nécessiter des capteurs à obturateur global, tandis que la résolution, la fréquence d’images et les exigences de déclenchement déterminent la configuration exacte de la caméra.
Pour les systèmes utilisés pour l’inspection, la mesure, la vérification et le contrôle de la production, consultez le guide des caméras pour l’automatisation industrielle afin d’obtenir des conseils supplémentaires sur le choix d’une caméra.
Robotique et systèmes autonomes
Les robots associent souvent des caméras compactes à des processeurs embarqués.
MIPI CSI-2 peut convenir lorsque la caméra et le processeur sont proches l’un de l’autre et qu’une acquisition à faible latence est requise.
Si la caméra doit être placée plus loin du matériel de traitement, une caméra GMSL2 ou FPD-Link III peut offrir une architecture plus adaptée.
Le guide des caméras pour la vision robotique explique comment l’interface, le capteur, la longueur du câble et les exigences de traitement influencent le choix d’une caméra pour la robotique embarquée.
Équipements médicaux et de sciences de la vie
Les dispositifs médicaux embarqués peuvent tirer parti de modules caméra compacts lorsque l’espace disponible et l’intégration au processeur sont des critères de conception importants.
Le choix de la caméra doit tenir compte du niveau de détail requis, de la sensibilité, de la fréquence d’images, de l’optique et de l’environnement d’intégration, ainsi que de la compatibilité avec le processeur.
Agriculture
Les caméras embarquées peuvent être intégrées à des robots agricoles, des systèmes de surveillance et des équipements automatisés dans lesquels le traitement des images s’effectue directement sur l’appareil.
Pour les conceptions compactes où la caméra est placée près du processeur, MIPI CSI-2 peut convenir. Pour les machines utilisées en extérieur qui nécessitent des câbles plus longs, un câblage robuste ou un positionnement à distance de la caméra, une caméra GMSL2 IP67 peut être plus adaptée.
Consultez le guide des caméras agricoles pour en savoir plus sur le choix d’une caméra pour la surveillance des cultures, le tri, la récolte robotisée et l’automatisation en extérieur.
IA embarquée et vision par ordinateur
Des plateformes telles que NVIDIA Jetson peuvent traiter des flux d’images directement dans le système embarqué, à condition de disposer d’une caméra, d’une carte porteuse, d’un pilote et d’une configuration de plateforme compatibles.
Les caméras MIPI CSI-2 peuvent être connectées directement dans les configurations compatibles, tandis que les systèmes de caméras GMSL2 et FPD-Link III nécessitent généralement le matériel de désérialisation correspondant.
Pour les systèmes utilisant l’IA en périphérie ou le traitement local des images, découvrez la plateforme NVIDIA Jetson Orin pour la vision embarquée.
