انتخاب نابینا را متوقف کنید! راهنمای نهایی برای انتخاب رابط دوربین: از MIPI به GMSL

صادقانه بگویم، برای دوستانی که روی پروژه های جاسازی شده یا هوش مصنوعی کار می کنند، وقتی برای اولین بار یک میز پر از رابط های دوربین شکل عجیب و غریب را می بینند، افکار درونی آنها احتمالا این است:"همه آنها فقط برای انتقال تصاویر هستند آیا واقعاً باید اینقدر متنوع باشند؟برخی از آنها با کابل های صاف رنگارنگ عرضه می شوند، برخی شبیه کابل های تک محوری قدیمی در آسانسورها هستند، و برخی دیگر حتی یک کابل اترنت متصل دارند. در واقع،این تولید کنندگان عمداً کار را دشوار نمی کنندانتخاب رابط اساساً به یک تعادل بین چهار عامل: پهنای باند، فاصله، تأخیر و هزینه برمی گردد.ما امروز وقت خود را با اصطلاحات کتاب درسی تلف نمی کنیم، بیایید به هدف برسیم و درباره نحوه کار این رابط ها صحبت کنیم..

DVP مانند یک "بلوار کنار هم" قدیمی است که شامل 8 تا 16 خط داده، به علاوه یک خط ساعت و خطوط سیگنال همگام سازی است.جایی که اطلاعات به صورت منظم منتقل می شوند درست مثل یک گروه از مردم که در صف راه می روند.

مزایا: بزرگ ترین مزایا آن در سادگی و مستقیم بودن آن است. آن را انتقال سیگنال های سطح خام بدون نیاز به رمزگذاری پیچیده و رمزگشایی منطق. یک راننده ساده کافی است برای کار آن استو حتی میکروکنترلرهای پایین نیز می توانند آن را به راحتی مدیریت کنند..

معایب: سقف عملکرد آن نسبتا کم است. با خطوط متعدد مرتب شده در موازی، زمانی که سرعت انتقال افزایش می یابد (به عنوان مثال، افزایش فرکانس) ،صداي متقاطع شدید و انحراف زماني بين خط ها رخ مي دهد. هنگامی که فرکانس بالا می رود، صفحه نمایش با سر و صدا مانند دانه ی برف پر می شود. بنابراین، دارای پهنای باند بسیار باریک است و اساساً در عصر وضوح بالا منسوخ شده است.

سناریوهای کاربرد: امروزه، DVP اساساً به یک نقش ثانویه بازگشت و عمدتاً در اسکنرهای بارکد، اسباب بازی های کم پیکسل یا سناریوهای ساده جمع آوری داده های سنسور استفاده می شود.اگر پروژه شما فقط نیاز به اسکن کدهای QR دارد، DVP هنوز هم مقرون به صرفه ترین انتخاب است.

چرا تلفن های همراه می توانند فیلم های 4K یا حتی 8K را ضبط کنند؟ همه این ها به لطف MIPI است.شما می توانید آن را به عنوان "نوعی از سیگنال های فرقی که حساس تر از LVDS اما کارآمدتر است" فکر کنیداين ديگه شبيه يه تشکيلات معمول نيست، بلکه گروه هايي از "قوات ويژه نخبه" با هم هماهنگ و دور هم جمع شده اند.این قابلیت ضد تداخل فوق العاده قوی و بهره وری انتقال داده فوق العاده بالا را داردبه عنوان مثال، تمام مدل های بوردهای توسعه Neardi ما به طور استاندارد با رابط دوربین MIPI مجهز هستند.

LKB3576 هیئت توسعه

مزایا: پهنای باند فوق العاده بالایی در ترکیب با مصرف انرژی بسیار کم. می تواند حجم شگفت انگیزی از داده ها را با حداقل از دست دادن قدرت انتقال دهد. مهمتر از همه،آن را به طور مستقیم با ISP (تصویر سیگنال پردازنده) در داخل SoC رابطاین بدان معنی است که به محض ورود تصویر، ISP می تواند بلافاصله وظایف پردازش را (مجموعه بندی رنگ، از بین بردن، تیز کردن) بدون دخالت CPU انجام دهد.

معایب: واقعا حساس است. فاصله انتقال معمولا نمی تواند بیش از 30 سانتی متر باشد؛ سیگنال از دست خواهد رفت اگر ردیابی PCB حتی کمی بیش از حد دور شود.MIPI اشکال زدایی یک کابوس برای همه توسعه دهندگان you need to handle complex D-PHY یا C-PHY طبقات فیزیکی منطق، و همچنین بهینه سازی فایل های پارامتر کیفیت تصویر موهای کشنده.

سناریوهای کاربرد: این رابط اصلی برای تلفن های همراه، تبلت ها و جعبه های جاسازی شده هوش مصنوعی (RK3576/ Raspberry Pi) است.MIPI معمولا حرفه ای ترین و کارآمدترین انتخاب برای سناریوهای اتصال مستقیم در هواپیما است.

دوربین های USB به پروتکل UVC (USB Video Class) متکی هستند که امکان تولید تصویر پلگ و پلی را فراهم می کند. اکثر توسعه دهندگان دستگاه های یکپارچه Neardi RK3588 معمولاً با چندین رابط USB 3.0 رزرو شده ارائه می شوند.و لایه سیستم قبلاً سازگاری راننده UVC را تکمیل کرده استحتی اگر ماژول گران قیمت MIPI را در دست نداشته باشید، می توانید یک دوربین USB را به طور مستقیم به صفحه Neardi متصل کنید و هنوز هم الگوریتم ها را بدون مشکل اجرا کنید.

LPB3588 کامپیوتر هوشمند

مزایا: قابلیت پلاگ و پلی (بدون راننده) بزرگترین ویژگی قاتل آن است. برای تأیید الگوریتم و ارائه های نمایشی در آزمایشگاه، شما می توانید تصاویر را در 5 دقیقه دریافت کنید،که باعث می شه برای توسعه دهندگان نجات دهنده باشهعلاوه بر این، این دوربین دارای هزینه بسیار پایین است، شما می توانید از هر دوربین خریداری شده در یک فروشگاه محلی استفاده کنید.

معایب: راحتی آن به قیمت منابع CPU است. داده های تصویر خام منتقل شده از طریق USB بیش از حد بزرگ است؛ USB 2.0 به سادگی نمی تواند آن را اداره کند. بنابراین،دوربین ابتدا فریم ها را با استفاده از MJPEG یا H فشرده می کند.264 در داخل. در نتیجه، CPU شما باید بخش قابل توجهی از قدرت محاسباتی خود را برای کاهش فشرده سازی اختصاص دهد. بسیاری از مبتدیان شکایت می کنند که اجرای مدل های YOLO بسیار کند است. در واقع،پردازنده قبلا از رمزگشایی فریم ها قبل از اینکه حتی شروع به نتیجه گیری مدل کند، فشار داده شده است.اگر SoC از رمزگشایی سخت افزاری VPU پشتیبانی کند و درایورهای مربوطه به درستی پیکربندی شوند، بار CPU از دوربین های USB می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد،اما زمان تاخیر کلی هنوز نمی تواند با MIPI مطابقت داشته باشد.علاوه بر این، فرآیند فشرده سازی و فشرده سازی یک تاخیر قابل درک را از ده ها تا صدها میلی ثانیه معرفی می کند.

سناریوهای کاربرد: کنفرانس ویدئویی، دوربین های کامپیوتری خارجی، نمایش الگوریتم در آزمایشگاه و بازرسی ساده کیفیت صنعتی.اگر الزامات عملکرد زمان واقعی شما بسیار سختگیرانه نباشد و میزبان قدرت محاسباتی اضافی داشته باشد، USB یک انتخاب کاملا قابل اجرا است.

هنگامی که یک دوربین نیاز به نصب در سقف یک کافه تریا یا حتی در تقاطع جاده ای چند کیلومتر دور است، یک کابل اترن تقریباً جهانی ترین و بالغ ترین انتخاب است.براي اينكه با اين رقابت ها روبرو بشيم، نیاز به نظارت از راه دور، سازندگان سخت افزار در پیکربندی رابط هیچ تلاشی نکرده اند.به عنوان یک مثال، کامپیوتر هوشمند LPM3588 Neardi را در نظر بگیرید که برای بازار NVR (برنامه ضبط شبکه) ساخته شده است.، این دستگاه دارای پیکربندی های بسیار قدرتمند است: از 5 پورت گیگابیت اترنت (1000M) و 1 پورت Fast Ethernet (100M) پشتیبانی می کند.این طراحی به سادگی ساخته شده است برای "خوردن" چندین دوربین شبکه با وضوح بالاحتی اگر 6 کانال یا بیشتر از جریان های ویدیویی با وضوح بالا به طور همزمان وارد شوند، پهنای باند گیگابیت می تواند به راحتی بدون هیچ گونه تنگه ای آنها را مدیریت کند.

کامپیوتر LPM3588 NVR

مزایا: فاصله انتقال بسیار طولانی (کلاس 100 متر) ، که می تواند به طور نامحدود از طریق سوئیچ ها گسترش یابد.محبوب ترین در میان توسعه دهندگان پشتیبانی PoE آن است. یک کابل اترنت هر دو منبع برق و انتقال داده را مدیریت می کند.طراحی چند پورت مانند LPM3588 نیاز به یک سوئیچ خارجی را از بین می برد و پیچیدگی سیم کشی سیستم های NVR را بسیار ساده می کند.

معایب: تاخیر نسبتاً بالا. چون تصاویر باید از طریق فشرده سازی، بسته بندی شبکه، انتقال و سپس فشرده سازی عبور کنند. در مقایسه با عملکرد واقعی MIPI،سرعت پاسخ دادن دوربین های اترنت کمی کندتر است.

سناریوهای کاربرد: نظارت بر امنیت، شهرهای هوشمند، آمار جریان مردم در کافه تریا/سپر مارکت ها، و شبکه های از راه دور بین منطقه ای.تقریبا تمام دوربین های نصب شده بر روی دیوارها یا ستون های برق از این رابط استفاده می کنند.

در کارگاه های کارخانه، معادن یا وسایل نقلیه با سرعت بالا، رابط های معمولی به سختی می توانند نیم روز دوام بیاورند. رابط ها در اینجا باید دو مشکل نهایی را حل کنند:چگونگی حفظ سیگنال های تمیز در محیط های الکترومغناطیسی سر و صداو چطوري سيگنال ها رو هم دور و هم سريع منتقل کنيم؟

بسیاری از مردم فکر می کنند که "سیگنال های آنالوگ" باید مدت ها پیش به موزه ها منتقل می شدند، اما AHD به زور در عصر دیجیتال جایگاهی را برای خود ایجاد کرده است.از تکنولوژی حامل فرکانس بالا برای فشردن سیگنال های ویدیویی با وضوح بالا به کابل های تک محوری قدیمی استفاده می کندعلاوه بر این، آن را به شدت خشن است. در ارتعاش بالا، محیط های تداخل قوی مانند وسایل نقلیه ویژه (مانند حفاری، کامیون ها و اتوبوس ها) ،رابط های دیجیتالی پیچیده مستعد بروز خرابی در صفحه نمایش به دلیل شل شدن یا امواج الکترومغناطیسی هستند.صفحه توسعه LPA3588 Neardi به طور خاص برای چنین سناریویی طراحی شده است و از حداکثر 8 کانال ورودی دوربین 1080P AHD پشتیبانی می کند.تصور کنید یک ماشین بهداشتی یا لوازم جانبی مجهز به 8 دوربین در اطراف جلو آنLPA3588 می تواند به طور پایدار تمام 8 کانال سیگنال را دریافت کند و با NPU RK3588 ، پیش بینی ضد برخورد دورپای کامل را انجام دهد.اين واقعاً "قوه هاي ويژه" است.

LPA3588 میزبان کنترل خودرو

مزایا: مقاوم، مقرون به صرفه و فاصله انتقال طولانی. الزامات آن برای کابل ها بسیار کم است. هر کابل هم محوری می تواند به طور پایدار سیگنال ها را برای 100 تا 200 متر انتقال دهد.و حتی بیشتر در شرایط خاصعلاوه بر این، انتقال سیگنال آن در زمان واقعی و بدون فشرده سازی است، بدون تاخیر مرتبط با کابل های اترنت.برای محیط های خشن با بودجه های محدود که نیاز به نظارت در زمان واقعی از راه دور دارند (مانند فیلم های جرثقیل ساختمانی)، قهرمان بدون شک است.

معایب: از ارتباطات دو طرفه پشتیبانی نمی کند.AHD به طور عمده سیگنال های ویدیویی را به صورت یک طرفه انتقال می دهد. هیچ راهی برای ارسال دستورات پیچیده به دوربین (مانند تنظیم پارامتر عمیق) از طریق این کابل وجود ندارد.علاوه بر این، حد بالایی از کیفیت تصویر توسط استاندارد آنالوگ محدود می شود، که رسیدن به خلوص سیگنال های دیجیتال را دشوار می کند، با سر و صدای ظریف قابل مشاهده در صفحه نمایش های بزرگ.

سناریوهای کاربرد: ارتقای سیستم های نظارت در مناطق مسکونی قدیمی، تصاویر عقب و عقب برای اتوبوس ها/ کامیون ها، و حتی برخی از تجهیزات عملیاتی زیرزمینی ارزان قیمت.

این در حال حاضر تکنولوژی "سطح بالا" در زمینه خودرو است. تصور کنید یک خودرو بدون راننده با دوربین های نصب شده در جلو،در حالی که کامپیوتر اصلی کنترل در صندوق با فاصله بیش از ده متر و توسط تداخل از موتورهای مختلف ولتاژ بالا احاطه شده است. MIPI نمی تواند تا آنجا برسد ، USB مستعد خرابی است و اترنت تاخیر بالایی دارد. بنابراین ، فناوری SerDes (Serializer / Deserializer) به وجود آمد. GMSL در میان آنها برجسته است:این "سیگنال های شکننده MIPI را به بلوک های آهنین بسته بندی می کند" (سرسری سازی) در انتهای فرستنده، آنها را از طریق کابل های محافظ قوی ارسال می کند، و سپس آنها را به MIPI در انتهای گیرنده بازمی گرداند.

مزایا: همه جانبه و با عملکرد بالا. آن را به دست می آورد واقعی "چهار در یک در یک کابل": یک کابل پردازش ویدیو، صوتی، سیگنال های کنترل دو طرفه (I2C / UART) و قدرت (PoC) به طور همزمان.آن دارای پهنای باند بسیار بالا (حمایت از 8 مگاپیکسلی، 90 فریم در ثانیه) ، با تاخیر از انتهای به انتهای قابل کنترل در سطح میلی ثانیه ٫ بسیار پایین تر از راه حل های USB یا اترنت ٫ و با استانداردهای سختگیرانه درجه خودرو مطابقت دارد.

معایب: اکوسیستم گران و بسته. قیمت آن اغلب ده تا صد برابر راه حل های USB است. توسعه دهندگان معمولی به سختی می توانند دستورالعمل پروتکل کامل آن را بدست آورند.و عیب یابی معمولا نیاز به تجهیزات تخصصی گران قیمت دارد..

سناریوهای کاربرد: وسایل نقلیه خودران در سطوح L2/L3/L4، روبات های پیشرفته جراحی و روبات های انبار متحرک پیشرفته (AGV).این تنها انتخاب برای دستگاه های تلفن همراه پیشرفته است که شامل "وضعیت های زندگی یا مرگ" یا "پاسخ های زمان واقعی با تاخیر بسیار پایین" است..

هیچ رابط کاربری "بهترین" وجود ندارد، فقط مناسب ترین رابط کاربری برای این سناریو وجود دارد. از USB برای نمایش آزمایشگاهی، MIPI برای محصولات با عملکرد بالا، RJ45 برای نظارت از راه دور،و دندان های خود را برای GMSL در مورد برنامه های کاربردی اتوماسیون خودرو یا بالا.