Che cos’è MIPI CSI-2? L’interfaccia per fotocamere MIPI spiegata per la visione embedded
Scegliere una camera MIPI CSI-2 non significa solo trovare il sensore giusto. Questa guida spiega come devono integrarsi hardware della camera, linee CSI-2, connettori, carrier board, processori e software e come stabilire se 36S o 36A sia il punto di partenza migliore per il tuo sistema di visione embedded.
Rispondi a tre brevi domande per trovare la famiglia di telecamere MIPI CSI-2 più adatta da cui partire per la tua integrazione.
Questa guida fornisce un consiglio da cui partire. Prima della produzione, è sempre necessario verificare il modello esatto della telecamera, la scheda carrier, il driver, il BSP e la versione del sistema operativo.
Esplora la gamma di telecamere MIPI CSI-2 →Che cos’è MIPI CSI-2?
CSI sta per Camera Serial Interface. CSI-2 è l’interfaccia MIPI per telecamere comunemente usata per trasferire i dati immagine tra un sensore di immagine o un modulo telecamera e un processore embedded.
In un sistema MIPI CSI-2 diretto, la telecamera si collega a un ingresso CSI-2 compatibile sulla scheda carrier o sul processore.
Il percorso del segnale di base è:
Isensore di immagine / modulo telecamera
↓
Connessione MIPI CSI-2
↓
Scheda carrier o processore
↓
Elaborazione delle immagini / applicazione
Questa architettura relativamente diretta riduce la necessità di hardware aggiuntivo per la conversione dell’interfaccia rispetto ad architetture con telecamera remota, come i sistemi con telecamere GMSL2 o FPD-Link III.
Quando la telecamera deve essere posizionata più lontano dal processore, un’architettura con telecamera GMSL2 o FPD-Link III può garantire una connessione a maggiore distanza tramite hardware serializer/deserializer.
Perché MIPI CSI-2 è importante?
L’interfaccia della telecamera determina il modo in cui i dati delle immagini raggiungono il processore e influisce quindi sull’architettura complessiva del sistema di visione embedded.
MIPI CSI-2 è particolarmente indicato quando il progetto richiede:
•una telecamera board-level compatta;
•il trasferimento delle immagini a bassa latenza;
•la comunicazione diretta tra telecamera e processore;
•una telecamera posizionata vicino al processore;
•un basso consumo energetico;
•l’integrazione con una piattaforma di elaborazione embedded.
Tuttavia, scegliere “MIPI CSI-2” è solo l’inizio del processo di selezione della telecamera.
La domanda da porsi è:
- Questa specifica telecamera MIPI CSI-2 può funzionare con questo processore, questa scheda carrier e questa configurazione software alla risoluzione e alla frequenza dei fotogrammi richieste dalla mia applicazione?
Ecco perché MIPI CSI-2 va considerato come parte del sistema di acquisizione delle immagini completo, anziché come una specifica isolata della telecamera.
Se stai ancora valutando le interfacce, confronta le architetture delle telecamere MIPI CSI-2, GMSL2 e FPD-Link III prima di scegliere la configurazione definitiva della telecamera.
Quali sono le principali variabili tecniche di un sistema con telecamera MIPI CSI-2?
Apri una scheda per scoprire il significato di ciascuna variabile e cosa verificare.
Lane CSI-2 Lane e larghezza di banda sufficienti per il flusso di immagini.
MIPI CSI-2 trasferisce i dati delle immagini tramite una o più lane dati. Una risoluzione, una frequenza dei fotogrammi e una profondità di bit maggiori aumentano la quantità di dati che il collegamento deve trasferire.
La Serie 36S supporta fino a quattro lane dati CSI-2 nelle configurazioni documentate.
Conferma che la fotocamera e il sistema host supportino il numero e la velocità di lane CSI-2 richiesti.
Connettore e assegnazione dei pin Il connettore e la piedinatura elettrica devono corrispondere.
Due fotocamere MIPI CSI-2 possono avere connettori o assegnazioni dei pin diversi. Il fatto che un connettore si inserisca fisicamente nella scheda carrier non ne conferma automaticamente la compatibilità.
Verifica il tipo di connettore e la piedinatura rispetto alla scheda carrier specifica.
Processore e scheda carrier Verifica l’intero collegamento tra fotocamera e processore.
Il processore richiede un ingresso CSI-2 compatibile. La scheda carrier deve esporre il collegamento alla fotocamera richiesto e supportare la configurazione necessaria delle lane.
Verifica insieme l’esatto processore e la configurazione della scheda carrier.
Supporto di driver e software Il sensore specifico deve essere supportato dal software compatibile.
La piattaforma host deve poter configurare il sensore di immagine esatto e acquisirne il flusso di immagini. La scelta della fotocamera include quindi l’intero ambiente software.
Disponibilità del driver del sensore, supporto del board support package (BSP), compatibilità con il sistema operativo e configurazione del device tree.
Risoluzione, frequenza dei fotogrammi e profondità di bit Le impostazioni dell’immagine determinano il throughput di dati necessario.
La larghezza di banda necessaria dipende dalla modalità operativa e dal formato di output della fotocamera.
Stima iniziale per fotocamere che usano la stessa modalità Pixel per fotogramma × fotogrammi al secondo × bit per pixel × numero di fotocamere
Usa i bit per pixel del formato di output selezionato. Tieni conto dell’overhead del protocollo e dei limiti della piattaforma.
Conferma che il sistema host supporti il formato di output e disponga di larghezza di banda sufficiente per la risoluzione, la frequenza dei fotogrammi e il numero di fotocamere richiesti.
Distanza tra fotocamera e processore MIPI CSI-2 è adatto a collegamenti diretti e brevi con la fotocamera.
Se la fotocamera deve essere posizionata più lontano dal processore, considera GMSL2 o FPD-Link III. Queste architetture usano un serializer sulla fotocamera e un deserializer compatibile vicino alla piattaforma di elaborazione.
Conferma la distanza prevista tra fotocamera e processore, il percorso dei cavi e l’architettura di interfaccia supportata.
Verifica l’intero sistema. La fotocamera, la connessione, la scheda carrier, il processore e il software devono supportare la configurazione richiesta.
Fattori di selezione delle telecamere MIPI CSI-2
Queste dipendenze sono il motivo per cui la compatibilità con MIPI CSI-2 va valutata a livello di sistema, non limitandosi a verificare il nome dell’interfaccia.
| Fattore | Cosa influisce | Quando diventa importante | Implicazione della selezione della fotocamera |
|---|---|---|---|
|
Configurazione delle linee CSI-2 |
Larghezza di banda dell’immagine disponibile |
Alta risoluzione, frequenza dei fotogrammi elevata o più telecamere |
Verifica che la fotocamera e il processore supportino il numero e la velocità di corsie richiesti |
|
Connettore e assegnazione dei pin |
Connessione fisica ed elettrica |
Collegamento della telecamera a una scheda carrier |
Non dare per scontato che la compatibilità dipenda dalle dimensioni corrispondenti del connettore |
|
Ingresso CSI-2 del processore |
Se il flusso di immagini può essere ricevuto |
Selezione della piattaforma di elaborazione |
Verifica che il processore supporti la configurazione della videocamera |
|
Supporto per scheda carrier |
Connessione della fotocamera, instradamento e lane disponibili |
Moduli di calcolo Jetson, NXP, Raspberry Pi e altri |
Verifica la scheda carrier esatta, non solo il processore |
|
Driver del sensore |
Configurazione del sensore e acquisizione delle immagini |
Passare dal collegamento hardware a una telecamera funzionante |
Verifica che esista un driver per il sensore e la piattaforma esatti |
|
Risoluzione e frequenza dei fotogrammi |
Throughput richiesto |
Imaging ad alta risoluzione o ad alta velocità |
Verifica che la modalità operativa richiesta rientri nella larghezza di banda CSI-2 disponibile |
|
Formato pixel e profondità di bit |
Quantità e formato dei dati immagine |
Imaging RAW o acquisizione con profondità di bit superiore |
Verifica che la piattaforma ricevente supporti l'uscita della fotocamera |
|
Distanza della telecamera |
Architettura di sistema |
Telecamera posizionata lontano dal processore |
Valuta GMSL2 o FPD-Link III quando è necessario utilizzare cavi più lunghi |
|
Software / BSP |
Funzionamento completo del sistema |
Integrazione in produzione |
Conferma la configurazione esatta del sistema operativo e del BSP prima della |
Quando MIPI CSI-2 è la scelta giusta per un’applicazione di visione embedded?
In che modo interagiscono i fattori MIPI CSI-2?
Le variabili tecniche di un sistema MIPI CSI-2 sono interconnesse. Una modifica a un requisito può influire sul resto del sistema. L’aumento della risoluzione, della frequenza dei fotogrammi, della profondità di bit o del numero di fotocamere aumenta la quantità di dati immagine che il sistema deve gestire.
L’intero sistema deve gestire il maggiore throughput dei dati.
La fotocamera, il connettore, la scheda carrier e il processore devono supportare il numero e la velocità di lane CSI-2 richiesti.
Il processore deve inoltre avere capacità sufficiente per ricevere ed elaborare il flusso di immagini, mentre il software deve supportare esattamente il sensore e la modalità operativa.
Per questo la velocità massima dell’interfaccia, da sola, non determina le prestazioni finali del sistema. L’output del sensore, la risoluzione, la profondità di bit, la configurazione delle lane, la capacità del processore, la larghezza di banda della memoria e la configurazione software influiscono tutti sul risultato ottenibile.
Dove viene utilizzato MIPI CSI-2?
MIPI CSI-2 è utile nelle applicazioni di visione artificiale embedded, in cui sono importanti l’hardware compatto delle telecamere e l’integrazione diretta con il processore.
Automazione industriale e visione artificiale
I moduli telecamera MIPI compatti possono essere integrati in apparecchiature di ispezione e sistemi embedded di visione artificiale.
Le applicazioni che coinvolgono oggetti in movimento possono richiedere sensori con otturatore globale, mentre la risoluzione, la frequenza dei fotogrammi e i requisiti di trigger determinano la configurazione esatta della telecamera.
Per i sistemi utilizzati nell’ispezione, nella misurazione, nella verifica e nel controllo della produzione, consulta la guida alle telecamere per l’automazione industriale per ulteriori indicazioni sulla scelta della telecamera.
Robotica e sistemi autonomi
I robot spesso combinano telecamere compatte con processori embedded.
MIPI CSI-2 può essere adatto quando la telecamera e il processore si trovano vicini e sono necessarie acquisizioni a bassa latenza.
Se la telecamera deve essere posizionata più lontano dall’hardware di elaborazione, una telecamera GMSL2 o FPD-Link III può offrire un’architettura più adatta.
La guida alle telecamere per la visione robotica spiega come l’interfaccia, il sensore, la distanza del cavo e i requisiti di elaborazione influiscono sulla scelta della telecamera per la robotica embedded.
Apparecchiature mediche e per le scienze della vita
I dispositivi medici embedded possono trarre vantaggio da moduli camera compatti quando lo spazio disponibile e l’integrazione del processore sono aspetti importanti della progettazione.
La scelta della camera dovrebbe tenere conto del livello di dettaglio richiesto, della sensibilità, della frequenza dei fotogrammi, delle ottiche e dell’ambiente di integrazione, oltre che della compatibilità con il processore.
Agricoltura
Le telecamere embedded possono essere integrate in robot agricoli, sistemi di monitoraggio e attrezzature automatizzate in cui l’elaborazione delle immagini avviene direttamente sul dispositivo.
Per i design compatti, con la telecamera posizionata vicino al processore, MIPI CSI-2 può essere una soluzione adatta. Per le macchine da esterno che richiedono cavi più lunghi, cablaggi robusti o il posizionamento remoto della telecamera, una telecamera GMSL2 IP67 può essere più indicata.
Consulta la guida alle telecamere per l’agricoltura per saperne di più sulla scelta delle telecamere per il monitoraggio delle colture, la selezione, la raccolta robotizzata e l’automazione in ambienti esterni.
IA integrata e visione artificiale
Piattaforme come NVIDIA Jetson possono elaborare flussi di immagini direttamente all'interno del sistema embedded, se sono disponibili una telecamera supportata, una scheda carrier, un driver e una configurazione della piattaforma compatibili.
Le telecamere MIPI CSI-2 possono essere collegate direttamente nelle configurazioni supportate, mentre i sistemi con telecamere GMSL2 e FPD-Link III richiedono generalmente l'hardware deserializzatore corrispondente.
Per i sistemi che utilizzano l'IA edge o l'elaborazione locale delle immagini, scopri la piattaforma NVIDIA Jetson Orin per la visione embedded.
