Kamera Arabirimi Seçimi için Nihai Rehber: MIPI'den GMSL'e

Dürüst olmak gerekirse, yerleşik veya yapay zeka projelerinde çalışan arkadaşlar için, garip şekilli kamera arayüzleriyle dolu bir masayı ilk kez gördüklerinde, iç düşünceleri muhtemelen:"Onların hepsi sadece görüntü aktarmak için. Gerçekten bu kadar çeşitliliğe ihtiyaçları var mı?Bazıları renkli düz kablolarla gelir, bazıları asansörlerdeki eski koaksiyel kablolara benziyor ve bazıları Ethernet kablosu bile takıyor.Bu üreticilerin kasıtlı olarak işleri zorlaştırması değil.Arayüz seçimi esasen dört faktör arasında bir kargaşaya dönüşür: bant genişliği, mesafe, gecikme ve maliyet.Bugün ders kitaplarındaki jargonla vakit kaybetmeyeceğiz. Hadi konuya geçelim ve bu arayüzlerin nasıl çalıştığını konuşalım..

DVP, 8-16 veri hattından, ayrıca saat hattından ve senkronizasyon sinyal hattından oluşan eski moda bir "side-by-side boulevard" gibidir.Burada veriler sıraya giren insanlar gibi düzenli bir şekilde aktarılır..

Avantajlar: En büyük değeri, basitliği ve açıklığındadır. Karmaşık kodlama ve çözme mantığına gerek kalmadan çiğ düzey sinyallerini iletir.Ve düşük seviye mikro denetleyiciler bile bunu kolayca halledebilir..

Dezavantajları: Performans tavanı oldukça düşüktür. Paralel olarak düzenlenmiş çoklu hatlarla, iletim hızı arttıkça (yani frekans yükseldiğinde),Hatlar arasında şiddetli çapraz ses ve zamanlama eğilimi olacaktır.Frekans yükseldiğinde ekran kar tanesi gibi bir gürültüyle dolur. Bu nedenle, çok dar bir bant genişliğine sahiptir ve yüksek çözünürlük çağında temelde modası geçmiştir.

Uygulama Senaryoları: Günümüzde, DVP temelde ikincil bir rol oynamaya başladı, esas olarak barkod tarayıcılarında, düşük pikselli oyuncaklarda veya basit sensör veri edinimi senaryolarında kullanılıyor.Eğer projenizin sadece QR kodlarını taraması gerekiyorsa, DVP hala en uygun maliyetli seçimdir.

Neden cep telefonları 4K veya hatta 8K video çekebilir? MIPI sayesinde. MIPI D-PHY / C-PHY'nin düşük salınımlı diferansiyel iletim modunu benimser.Bunu "LVDS'den daha hassas ama daha verimli bir farklılık sinyali" olarak düşünebilirsinizArtık sıradan bir oluşum gibi değil, birbirlerinin etrafında çevrili çok koordineli "elite özel kuvvetler" grubudur.Çok güçlü bir müdahale karşıtı yeteneği ve inanılmaz derecede yüksek veri aktarım verimliliği ile övünür.Örneğin, normal Neardi geliştirme kartlarımızın tüm modelleri standart olarak MIPI kamera arayüzleriyle donatılmıştır.

LKB3576 Gelişim Kurulu

AvantajlarÇok yüksek bant genişliği ve çok düşük güç tüketimi ile birlikte çok az güç kaybı ile inanılmaz miktarda veri iletebiliyor.SoC'nin içindeki ISP'ye (Görüntü Sinyalı İşlemcisi) doğrudan bağlanır.Bu, görüntünün gelmesiyle birlikte, ISP, CPU'yu hiç dahil etmeden, işlem görevlerini (renk sınıflandırması, denoizasyon, keskinleştirme) derhal üstlenebilir.

Dezavantajları: Bu gerçekten hassas bir durumdur. İletişim mesafesi genellikle 30 santimetreyi geçemez; PCB izlerinin biraz fazla yönlendirilmesi durumunda sinyal kaybolacaktır.MIPI hata ayıklama tüm geliştiriciler için bir kabustur. Karmaşık D-PHY veya C-PHY fiziksel katman mantığını ele almanız gerekir., ve aynı zamanda bu saç çekme görüntü kalitesi parametresi dosyalarını optimize.

Uygulama Senaryoları: Cep telefonları, tabletler ve gömülü AI kutuları için temel arayüzdür (RK3576/Raspberry Pi).MIPI, genellikle uçakta doğrudan bağlantı senaryoları için en profesyonel ve en verimli seçimdir..

USB kameraları, plug-and-play görüntü çıkışını sağlayan UVC (USB Video Class) protokolüne dayanır.ve sistem katmanı zaten UVC sürücü uyarlamasını tamamladıUcuz bir MIPI modülünüz olmasa bile, bir USB kamerayı doğrudan Neardi kartına bağlayabilir ve yine de algoritmaları sorunsuz bir şekilde çalıştırabilirsiniz.

LPB3588 Akıllı Bilgisayar

Avantajlar: Plug-and-play ( sürücüsüz) işlevselliği en büyük katil özelliğidir. Laboratuvarda algoritma doğrulama ve demo sunumları için, 5 dakikada görüntü alabilirsiniz,Geliştiriciler için bir hayat kurtarıcısı haline getirmekÜstelik, son derece düşük maliyetli. Yerel bir mağazadan kolayca satın alınan herhangi bir kamerayı kullanabilirsiniz.

Dezavantajları: Uygunluğu CPU kaynaklarının bedeliyle gelir. USB üzerinden aktarılan çiğ görüntü verisi aşırı derecede büyüktür; USB 2.0 bunu basitçe işleyemez.Kamera önce MJPEG veya H kullanarak çerçeveleri sıkıştırır.264 içsel olarak. Sonuç olarak, CPU'nun bilgisayar gücünün önemli bir kısmını dekompresyona ayırmak zorunda kalıyor. Birçok yeni başlayan YOLO modellerini çalıştırmanın çok yavaş olduğundan şikayet ediyor.CPU, model çıkarımına başlamadan önce de çöp çözme çerçevelerinden çoktan gerildi.. Eğer SoC VPU donanım çözümünü desteklerse ve ilgili sürücüler doğru şekilde yapılandırılmışsa, USB kameralarından gelen CPU yükü önemli ölçüde azaltabilir,Ama toplam gecikme hala MIPI'ninkiyle aynı değil.Ek olarak, kompresyon ve dekompresyon süreci, onlardan yüzlerce milisaniyeyeye kadar değişen algılanan bir gecikme süresi getirir.

Uygulama SenaryolarıVideo konferans, dış bilgisayar kameraları, laboratuvarda algoritma gösterileri ve basit endüstriyel kalite denetimi.Eğer gerçek zamanlı performans gereksinimleriniz aşırı derecede sıkı değilse ve makine fazla bilgisayar gücü varsa, USB tamamen uygulanabilir bir seçim.

Bir kameranın bir kafeteryanın tavanına veya hatta birkaç kilometre uzaklıkta bir yol kesişmesine monte edilmesi gerektiğinde, bir Ethernet kablosu neredeyse en evrensel ve olgun seçimdir.Böyle yüksek rekabet karşılamak için, uzun mesafe izleme ihtiyaçları, donanım üreticileri arayüz konfigürasyonunda hiçbir çabayı esirgemiyorlar.Neardi'nin LPM3588 Akıllı Bilgisayarı'nı örnek alalım., son derece güçlü yapılandırmalara sahiptir: 5 Gigabit Ethernet (1000M) portu ve 1 Fast Ethernet (100M) portu destekler.Bu tasarım basitçe çoklu yüksek çözünürlüklü ağ kameralarını "beslemek" için inşa edilmiştir.Yüksek çözünürlüklü video akışlarının 6 veya daha fazla kanalı aynı anda gelse bile, Gigabit bant genişliği herhangi bir sıkıntı olmadan bunları kolayca işleyebilir.

LPM3588 NVR Bilgisayarı

Avantajlar: Çok uzun bir iletim mesafesi (100 metre sınıfı), anahtarlar aracılığıyla süresiz olarak uzatılabilir.Geliştiriciler arasında en popüler olanı PoE desteğidir. Tek bir Ethernet kablosu hem güç kaynağı hem de veri aktarımını yönetir.LPM3588'inki gibi çoklu port tasarımı, NVR sistemlerinin kablolama karmaşıklığını büyük ölçüde basitleştiren harici bir anahtar gerekliliğini ortadan kaldırır.

DezavantajlarıMIPI'nin gerçek zamanlı performansına kıyasla görüntüler sıkıştırma, ağ paketleme, aktarma ve sonra sıkıştırmayı geçmelidir.Ethernet kameraları tepki hızında biraz daha yavaş.

Uygulama Senaryoları: Güvenlik izleme, akıllı şehirler, kafeterya/süpermarketlerdeki insan akışı istatistikleri ve bölge çapında uzaktan ağ oluşturma.Duvarlara veya elektrik direklerine monte edilen neredeyse tüm kameralar bu arayüzü kullanır.

Fabrika atölyelerinde, madenlerde veya yüksek hızlı hareket eden araçlarda, sıradan arayüzler neredeyse yarım gün bile dayanamaz.gürültülü elektromanyetik ortamlarda temiz sinyalleri nasıl koruyacağınızHem uzak hem de hızlı sinyaller nasıl gönderilir?

Birçok insan "analog sinyallerin" uzun zaman önce müzeye bırakılması gerektiğini düşünüyor, ancak AHD dijital çağda zorla bir yer kazandı.Yüksek çözünürlüklü video sinyallerini eski moda koaksiyel kablolara sıkmak için yüksek frekanslı taşıyıcı teknolojisini kullanıyor.Daha da kötüsü, yüksek titreşimli, güçlü müdahale ortamlarında özel araçlar (kazı makineleri, atık kamyonlar ve otobüsler gibi)karmaşık dijital arayüzler gevşeme veya elektromanyetik dalgalar nedeniyle ekran arızalarına eğilimlidirNeardi'nin LPA3588 geliştirme kartı, böyle senaryolar için özel olarak tasarlanmıştır ve 1080P AHD kamera girişi 8 kanala kadar destekler.Ön tarafında 8 kamera ile donatılmış bir sanitasyon veya lojistik aracını düşünün., arka, sol, sağ, üst ve alt ̇ LPA3588, tüm 8 kanal sinyalini istikrarlı bir şekilde alabilir ve RK3588'in NPU ile tam menzilli çevre çarpışma önlemini yapabilir.Bu gerçekten "özel güçler" seviyesinde bir performans..

LPA3588 Araç Kontrolü Makine

AvantajlarKablolar için gereksinimleri inanılmaz derecede düşük.Ve daha da uzağa özel koşullar altındaEk olarak, sinyal iletimi gerçek zamanlı ve sıkıştırılmamıştır, Ethernet kablolarıyla ilişkili gecikme olmadan.Uzun mesafe gerçek zamanlı izleme gerektiren sınırlı bütçeye sahip zorlu ortamlar için (örneğin inşaat vinci görüntüleri), tartışmasız şampiyon.

Dezavantajları: İki yönlü iletişimi desteklemez.AHD esas olarak video sinyallerini tek yönlü olarak aktarır. Bu kablo aracılığıyla karmaşık komutları kameraya göndermenin bir yolu yoktur.Ayrıca, görüntü kalitesinin üst sınırı analog standart tarafından kısıtlanır, bu da büyük ekranlarda görünen ince bir gürültü ile dijital sinyallerin saflığına ulaşmayı zorlaştırır.

Uygulama Senaryoları: Eski konut bölgelerindeki gözetleme sistemlerinin yükseltilmesi, otobüsler/kamyonlar için arka görüş ve arka görüntüler ve hatta bazı düşük maliyetli yeraltı operasyon ekipmanları.

Bu şu anda otomotiv alanında "en üst düzey" teknolojidir. Önüne monte edilmiş kameralarla otonom sürüşlü bir araç düşünün.Ana kontrol bilgisayarı bagajda 10 metrelik mesafede ve çeşitli yüksek voltajlı motorların müdahalesiyle çevriliyken. MIPI o kadar uzağa ulaşamaz, USB çökmeye eğilimlidir ve Ethernet'in yüksek gecikme süresi vardır. Böylece SerDes (Serializer / Deserializer) teknolojisi ortaya çıktı."Hassas MIPI sinyalleri demir bloklara paketler" (serialleşme), onları sağlam korunan kablolar üzerinden gönderir ve daha sonra onları alıcı ucundaki MIPI'ye "paketini açar ve geri gönderir".

Avantajlar: Çok yönlü ve yüksek performanslı. Tek bir kablo üzerinde gerçek "dörtte bir" elde eder: bir kablo video, ses, iki yönlü kontrol sinyalleri (I2C / UART) ve güç (PoC) aynı anda işliyor.Son derece yüksek bant genişliğine sahiptir (8 megapiksel desteği), 90 fps), milisaniye düzeyinde kontrol edilebilen uçtan uca gecikme ile USB veya Ethernet çözümlerinden çok daha düşüktür ve sıkı otomotiv sınıfı standartlara uymaktadır.

Dezavantajları: Pahalı ve kapalı ekosistem. Onun fiyatı genellikle USB çözümlerinin on ila yüz katı. Sıradan geliştiriciler neredeyse tüm protokol kılavuzunu alamazlar.ve hata ayıklama genellikle pahalı özel ekipman gerektirir.

Uygulama Senaryoları: L2 / L3 / L4 seviyelerinde özerk sürüş araçları, gelişmiş cerrahi robotlar ve yüksek kaliteli mobil depo robotları (AGV'ler)."Yaşam ya da ölüm durumları" veya "ultra düşük gecikme gerçek zamanlı yanıtlar" içeren üst düzey mobil cihazlar için tek seçimdir..

"En iyi" arabirim yoktur, sadece senaryo için en uygun olanı kullanın. Laboratuvar gösterileri için USB, yüksek performanslı ürünler için MIPI, uzaktan izleme için RJ45,ve otomotiv veya üst düzey otomasyon uygulamaları söz konusu olduğunda GMSL için dişlerinizi sıkın.