Hören Sie auf, blinde Entscheidungen zu treffen! Ein ultimativer Leitfaden zur Auswahl der Kameraschnittstelle: Von MIPI bis GMSL

Um ehrlich zu sein, für Freunde, die an eingebetteten oder KI-Projekten arbeiten, wenn sie zum ersten Mal einen Tisch voller seltsamer Kamera-Schnittstellen sehen, sind ihre inneren Gedanken wahrscheinlich:"Sie alle dienen nur der Übertragung von Bildern. Müssen sie wirklich so vielfältig sein?Einige kommen mit bunten flachen Kabeln, einige sehen aus wie die alten Koaxialkabel in Aufzügen, und andere haben sogar ein Ethernet-Kabel angeschlossen.Das sind keine Hersteller, die absichtlich Schwierigkeiten machen.Die Wahl der Schnittstelle ist im Wesentlichen ein Kompromiss zwischen vier Faktoren: Bandbreite, Entfernung, Latenz und Kosten.Wir werden heute keine Zeit mit Lehrbuchjargon verschwenden. Lasst uns zur Sache kommen und darüber sprechen, wie diese Schnittstellen tatsächlich funktionieren..

DVP ist wie ein altmodischer "Side-by-side Boulevard", bestehend aus 8 bis 16 Datenleitungen, plus einer Uhrlinie und Synchronisationssignalleitungen.wo Daten in einer geordneten Weise übertragen werden, genau wie eine Formation von Menschen, die in einer Warteschlange marschieren..

Vorteile: Sein größter Vorteil liegt in der Einfachheit und Unkompliziertheit. Es überträgt Roh-Level-Signale ohne komplexe Codierungs- und Entschlüsselungslogik. Ein einfacher Treiber genügt, um es zu funktionieren,und selbst Low-End Mikrocontroller können es leicht bewältigen.

Nachteile: Die Leistungsobergrenze ist relativ niedrig.Eine starke Überschall- und Zeitverschiebung wird zwischen den Leitungen auftreten.Wenn die Frequenz steigt, wird der Bildschirm mit Schneeflocken-ähnlichem Rauschen gefüllt. Daher hat es eine sehr enge Bandbreite und ist im Grunde in der High-Definition-Ära veraltet.

Anwendungsszenarien: Heutzutage ist DVP praktisch auf eine zweitrangige Rolle zurückgegangen und wird hauptsächlich in Barcode-Scannern, Spielzeug mit geringen Pixelzahlen oder einfachen Sensordatenakquisitionsszenarien verwendet.Wenn Ihr Projekt nur das Scannen von QR-Codes erfordert, ist DVP nach wie vor die kostengünstigste Wahl.

Warum können Mobiltelefone 4K oder sogar 8K-Videos aufnehmen? Dank MIPI. Es übernimmt den niedrigen Schwingungsdifferenzübertragungsmodus von MIPI D-PHY / C-PHY.Man kann es als "eine Art Differenzialsignal betrachten, das empfindlicher als LVDS ist, aber effizienter"Es ist nicht mehr wie eine gewöhnliche Formation, sondern eher Gruppen von hoch koordinierten "Elite-Sonderkräften", die sich um einander drehen.Es verfügt über eine extrem starke Störungssicherung und eine unglaublich hohe Datenübertragungseffizienz.So sind beispielsweise alle Modelle unserer regulären Neardi-Entwicklungstabellen grundsätzlich standardmäßig mit MIPI-Kamera-Schnittstellen ausgestattet.

LKB3576 Entwicklungsrat

VorteileEine extrem hohe Bandbreite kombiniert mit einem extrem niedrigen Stromverbrauch, die eine erstaunliche Datenmenge mit minimalem Stromverlust überträgt.Es verbindet sich direkt mit dem ISP (Image Signal Processor) innerhalb des SoCDies bedeutet, daß der ISP, sobald das Bild eingeht, die Verarbeitungsaufgaben (Farbklassifizierung, Denosierung, Schärfung) sofort übernehmen kann, ohne die CPU überhaupt einzubeziehen.

NachteileDie Übertragungsdistanz darf in der Regel nicht mehr als 30 Zentimeter betragen; das Signal wird verloren gehen, wenn die PCB-Spuren auch nur ein wenig zu weit geleitet werden.MIPI-Debugging ist ein Albtraum für alle Entwickler, Sie müssen mit komplexer D-PHY- oder C-PHY-Physik-Layer-Logik umgehen, und optimieren Sie auch die Haarziehenden Bildqualitätsparameterdateien.

Anwendungsszenarien: Es ist die Kernoberfläche für Mobiltelefone, Tablets und eingebettete KI-Boxen (RK3576/Raspberry Pi).MIPI ist in der Regel die professionellste und effizienteste Wahl für Szenarien mit direktem Anschluss an Bord.

USB-Kameras basieren auf dem UVC-Protokoll (USB Video Class), das eine Plug-and-Play-Ausgabe ermöglicht.und die Systemschicht hat bereits die UVC-Treiberanpassung abgeschlossenAuch wenn Sie kein teures MIPI-Modul zur Hand haben, können Sie eine USB-Kamera direkt an das Neardi-Board anschließen und die Algorithmen trotzdem reibungslos ausführen.

LPB3588 Intelligenter Computer

Vorteile: Plug-and-play (treiberfreie) Funktionalität ist seine größte Killer-Funktion. Für Algorithmus-Verifizierung und Demo-Präsentationen im Labor, können Sie Bilder in 5 Minuten erhalten,Es ist ein Lebensretter für Entwickler.Darüber hinaus bietet es einen extrem günstigen Preis. Sie können jede Kamera verwenden, die Sie leicht in einem lokalen Geschäft kaufen.

Nachteile: Seine Bequemlichkeit geht auf Kosten der CPU-Ressourcen. Die über USB übertragenen Rohbilddaten sind übermäßig groß; USB 2.0 kann sie einfach nicht bewältigen.Die Kamera komprimiert zunächst die Bilder mit MJPEG oder HDabei ist es wichtig, dass Sie Ihre Datenverarbeitungsleistung für die Dekompression verwenden.Die CPU ist bereits von Dekodierung Frames gestresst, bevor es sogar beginnt Modell SchlussfolgerungWenn der SoC die Hardware-Decodierung von VPU unterstützt und die entsprechenden Treiber ordnungsgemäß konfiguriert sind, kann die CPU-Last von USB-Kameras erheblich reduziert werden,aber die Gesamtlatenz kann immer noch nicht mit der von MIPI übereinstimmenDarüber hinaus führt der Komprimierungs- und Dekomprimierungsprozess eine spürbare Latenzzeit von zehn bis hundert Millisekunden ein.

Anwendungsszenarien: Videokonferenzen, externe Computerkameras, Algorithmen-Demos im Labor und einfache industrielle Qualitätskontrolle.Wenn Ihre Echtzeit-Leistungsanforderungen nicht extrem streng sind und der Host überschüssige Rechenleistung hat, ist USB eine durchaus praktikable Wahl.

Wenn eine Kamera an der Decke einer Cafeteria oder sogar an einer mehrere Kilometer entfernten Straßenkreuzung installiert werden muss, ist ein Ethernet-Kabel fast die universellste und erwachsenste Wahl.Um so hohe Konkurrenz zu erfüllenIn den letzten Jahren haben die Hersteller von Hardware bei der Konfiguration der Schnittstellen keine Mühe gescheut.Nehmen wir zum Beispiel den für den NVR-Markt (Network Video Recorder) maßgeschneiderten Intelligent Computer LPM3588 von Neardi., verfügt es über extrem leistungsstarke Konfigurationen: Es unterstützt bis zu 5 Gigabit Ethernet (1000M) Ports und 1 Fast Ethernet (100M) Port.Dieses Design ist einfach gebaut, um mehrere hochauflösende Netzwerkkameras zu "füttern"Auch wenn gleichzeitig 6 oder mehr Kanäle hochauflösender Video-Streams eingehen, kann die Gigabit-Bandbreite diese ohne Engpässe leicht bewältigen.

LPM3588 NVR-Computer

Vorteile: Extrem lange Übertragungsstrecke (Klasse 100 Meter), die über Schalter unbegrenzt verlängert werden kann.Am beliebtesten bei Entwicklern ist die Unterstützung von PoE. Ein Ethernet-Kabel übernimmt sowohl die Stromversorgung als auch die Datenübertragung.Das Multi-Port-Design wie das der LPM3588 eliminiert die Notwendigkeit eines externen Schalters und vereinfacht die Verkabelungskomplexität von NVR-Systemen erheblich.

NachteileVerglichen mit MIPIs nativer Echtzeitleistung müssen Bilder durch Komprimierung, Netzwerkverpackung, Übertragung und dann Dekomprimierung gehen.Ethernet-Kameras sind etwas langsamer bei der Reaktionsgeschwindigkeit.

Anwendungsszenarien: Sicherheitsüberwachung, intelligente Städte, Statistiken über den Personenfluss in Cafeterien/Supermarkten und regionale Fernnetzwerke.Fast alle Kameras, die an Wänden oder Stromstäben installiert sind, verwenden diese Schnittstelle.

In Fabrikwerkstätten, Minen oder in Fahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit können gewöhnliche Schnittstellen kaum einen halben Tag dauern.wie man saubere Signale in lauten elektromagnetischen Umgebungen aufrechterhältUnd wie können Signale sowohl weit als auch schnell übertragen werden?

Viele Leute denken, dass "analoge Signale" längst an Museen übergeben werden sollten, aber AHD hat sich in dem digitalen Zeitalter gewaltsam eine Nische geschaffen.Es verwendet Hochfrequenz-Trägertechnologie, um hochauflösende Videosignale in altmodische Koaxialkabel zu quetschen.Außerdem ist es extrem robust. Bei starken Schwingungen und starken Störungen, wie bei Spezialfahrzeugen (wie Baggern, Sammlern und Bussen),komplexe digitale Schnittstellen sind anfällig für Bildschirmfehler durch Lockerung oder elektromagnetische WellenDie Entwicklungsplatine LPA3588 von Neardi ist speziell für solche Szenarien entwickelt und unterstützt bis zu 8 Kanäle von 1080P AHD-Kamera-Eingang.Stellen Sie sich ein Sanitär- oder Logistikfahrzeug vor, das mit 8 Kameras vorne ausgestattet ist., hinten, links, rechts, oben und unten, kann das LPA3588 alle 8 Kanäle von Signalen stabil empfangen und mit der NPU des RK3588 eine vollständige Kollisionsvorhersage durchführen.Das ist wirklich eine Leistung auf dem Niveau der Spezialeinheiten..

LPA3588 Fahrzeugsteuerungs-Host

VorteileDie Anforderungen an Kabel sind unglaublich niedrig. Jedes Koaxialkabel kann Signale für 100 bis 200 Meter stabil übertragen.und unter bestimmten Bedingungen noch weiterDarüber hinaus ist die Signalübertragung in Echtzeit und unkomprimiert, ohne die mit Ethernet-Kabeln verbundene Latenzzeit.Für harte Umgebungen mit begrenzten Budgets, die eine Fernüberwachung in Echtzeit erfordern (z. B. Aufnahmen von Baukranen), ist es der unbestrittene Champion.

Nachteile: Unterstützt keine "Zwei-Wege-Kommunikation".AHD überträgt hauptsächlich Videosignale unidirektional. Es gibt keine Möglichkeit, durch dieses Kabel komplexe Befehle an die Kamera zu senden (z. B. eine tiefgreifende Parameteranpassung).Außerdem ist die oberste Grenze der Bildqualität durch den analogen Standard eingeschränkt, was es schwierig macht, die Reinheit der digitalen Signale zu erreichen, wobei auf großen Bildschirmen subtile Geräusche sichtbar sind.

Anwendungsszenarien: Aufsichtsausstattung in alten Wohngebieten, Rücksicht und Rückbilder für Busse/Lkw und sogar einige kostengünstige Untergrundbetriebsausrüstung.

Dies ist derzeit die "Top-Level"-Technologie im Automobilbereich.Während der Hauptsteuerrechner im Kofferraum liegt, mehr als zehn Meter voneinander entfernt und umgeben von Störungen durch verschiedene HochspannungsmotorenMIPI kann nicht so weit reichen, USB ist anfällig für Abstürze und Ethernet hat eine hohe Latenzzeit.Es "verpackt zerbrechliche MIPI-Signale in Eisenblöcke" (Serialization) am Sendeendeende, schickt sie durch robuste abgeschirmte Kabel und "entpackt und stellt" sie dann am Empfangsende an MIPI zurück.

Vorteile: Allumfassend und leistungsstark. Es erreicht ein echtes "Four-in-One über ein einziges Kabel": Ein Kabel verarbeitet Video-, Audio-, Zwei-Wege-Steuerungssignale (I2C/UART) und Leistung (PoC) gleichzeitig.Es verfügt über eine extrem hohe Bandbreite (unterstützt 8-Megapixel, 90 fps), mit einer End-to-End-Latenz, die auf der Millisekunden-Ebene gesteuert werden kann, viel niedriger als USB- oder Ethernet-Lösungen und die strengen Standards für die Automobilindustrie erfüllt.

Nachteile: teures und geschlossenes Ökosystem. Sein Preis ist oft zehn- bis hundertmal höher als bei USB-Lösungen.und Debugging erfordert in der Regel teure Spezialgeräte.

Anwendungsszenarien: Autonome Fahrzeuge auf L2/L3/L4-Ebenen, fortschrittliche chirurgische Roboter und hochwertige mobile Lagerroboter (AGVs).Es ist die einzige Wahl für High-End-Mobilgeräte mit "Lebens-oder-Todes-Situationen" oder "ultra-niedrige Latenz-Echtzeit-Antworten".

Es gibt keine "beste" Schnittstelle, sondern nur die für das Szenario am besten geeignete.und die Zähne für GMSL schnallen, wenn es um Automobil- oder High-End-Automatisierungsanwendungen geht.