Serial Peripheral Interface أو SPI هو بروتوكول اتصال يستخدم في الأنظمة المدمجة لربط المعالجات مع الأجهزة الخارجية مثل المستشعرات والكاميرات والشاشات. تستخدم كاميرات SPI هذا المعيار لنقل بيانات الصورة.

في عالم الأنظمة المدمجة والأجهزة الإلكترونية، اكتسبت كاميرات SPI (واجهة الطرف المتسلسل) شعبية كبيرة بسبب بساطتها .

أساسيات اتصال SPI

قبل الدخول في تفاصيل هذه الكاميرات SPI، دعونا أولاً نفهم المفاهيم الرئيسية لاتصال SPI. SPI هو بروتوكول اتصال متسلسل متزامن يسمح للأجهزة بالتحدث مع بعضها البعض مشاركة البيانات على مسافات قصيرة. عادةً ما يتكون من جهاز رئيسي (على سبيل المثال، وحدة التحكم الدقيقة) وأحد أو أكثر من الأجهزة العاملة كعبيد (مثل المستشعرات أو الملحقات).

يعتمد اتصال SPI على أربع إشارات أساسية:

• SCK (الساعة المتسلسلة): يتم إنشاء هذه الإشارة بواسطة الجهاز الرئيسي وهي تعتبر مصدر الساعة المزامنة لعملية نقل البيانات.
• MOSI (إخراج رئيس وإدخال عبد): يقوم الجهاز الرئيسي بإرسال المعلومات إلى الجهاز العبد باستخدام هذه الإشارة.
• MISO (إدخال رئيس وإخراج عبد): يقوم الجهاز العبد بإرسال البيانات إلى الجهاز الرئيسي باستخدام هذه الإشارة.
• SS (اختيار العبد): هذا الإشارة هي إشارة الاختيار المستخدمة لتحديد جهاز عبده معين للتواصل معه من قبل الجهاز الرئيسي.

فهم كاميرات SPI

الآن بعد أن أصبح لدينا فكرة عن كيفية عمل اتصال SPI، سننتقل إلى هذه الفكرة بشكل أعمق من خلال الغوص في كاميرات SPI. كاميرا SPI هي نوع من وحدة مستشعر الصور التي تحتوي على مستشعر صورة، العدسة وواجهة التجمع المتسلسلة (SPI) مدمجة في حزمة صغيرة. تم تصميم هذه الكاميرات لالتقاط صورة أو تسجيل فيديو ثم إرسال البيانات إلى المعالج أو المتحكم الدقيق للعمليات اللاحقة أو تخزينها.

تقدم كاميرات SPI العديد من المزايا التي تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة:

• التكامل البسيط: تحتوي كاميرات SPI على بروتوكول اتصال بسيط يستخدم فقط أربع أسلاك - الساعة (SCLK)، خرج الماستر / مدخل العبد (MOSI)، مدخل الماستر / خرج العبد (MISO)، واختيار العبد (SS). وهذا يجعل من السهل الاتصال وتقليل عدد الأطراف. وبالتالي، يمكن ربطها بسهولة مع الأنظمة الموجودة.
• الحجم المدمج: كاميرات SPI مدمجة حيث يستهلك واجهة الاتصال عددًا قليلًا من الأطراف مقارنةً بكاميرات USB أو GigE Vision. هذا يوفر مساحة على اللوحة. لذلك يمكن دمجها بسهولة في الأجهزة المحمولة وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) والروبوتات وأنظمة أخرى مدمجة.
• استهلاك طاقة منخفض: صُممت كاميرات SPI للعمل بكفاءة مع استهلاك طاقة منخفض. مما يجعلها مناسبة للأجهزة التي تعمل بالبطارية أو التطبيقات التي تتطلب كفاءة في استخدام الطاقة.
• التقاط الصور الفورية: يمكن لكاميرات SPI التقاط الصور أو الإطارات الفيديوية في الوقت الفعلي، وبالتالي يمكن تطبيقها مباشرة لدراسة أو تحليل البيانات في الموقع. وهذا مهم بشكل خاص لأنظمة تقوم بجميع أنواع المراقبة ورؤية الآلات وكشف الأشياء.
• المرونة في إعدادات الصورة: بالنسبة للكثير من كاميرات SPI، قد تشمل المعلمات القابلة للتعديل الدقة، معدل الإطارات، التعرض، وخيارات الربح. إن هذه المرونة هي التي تسمح للمستخدمين بتحقيق أعلى جودة للصور من خلال التكيف مع احتياجاتهم الخاصة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن كاميرات SPI تحتوي على العديد من المزايا التقنية:

• التواصل متزامن، حيث يتم تبادل البيانات عند حافات صعود/هبوط إشارة الساعة المرسلة من المعالج الرئيسي.
• يدعم SPI عدة عبيد باستخدام خطوط SS الفريدة، مما يسمح بتوصيل عدة كاميرات/أجهزة محيطية عبر معالج رئيسي واحد.
• تتراوح سرعات النقل من مئات Kbps إلى عشرات Mbps بناءً على سرعة الساعة - وهي سريعة بما يكفي لتطبيقات الرؤية العديدة.
• كاميرات SPI تحتاج إلى عدد أقل من الشرائح الخارجية مقارنة بـ USB/Ethernet ولديها وصلات بسيطة ومنخفضة التكلفة مثالية لحالات الاستخدام المدمجة.

التكامل ودعم البرمجيات

يجب توفر دعم البرمجيات المناسب لتكامل كاميرا SPI.

معظم كاميرات SPI تحتوي على مكتبات أو واجهات برمجية (Application Programming Interfaces) بها وظائف وأوامر مدمجة لتشغيل الكاميرا، التقاط الصور، وضبط الإعدادات. تُستخدم مثل هذه المكتبات عادةً مع أنظمة الميكروكونترولر الشائعة وأدوات التطوير، مما يجعل عملية دمج البرامج سهلة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض كاميرات SPI مجهزة أيضًا بوظائف معالجة الصور داخل وحدة كاميرا ، مما يخفف من العبء على وحدة المعالجة المركزية أو الميكروكونترولر الرئيسي. على سبيل المثال، قد تحتوي هذه الكاميرات على وظائف مثل ضغط الصور، تعديل الألوان، أو حتى بعض خوارزميات التحليل الأولي للصور.

خاتمة

تقدم كاميرات SPI إجابة جاهزة متعددة الاستخدام لنقل الصور أو الفيديو في الأنظمة المدمجة. في الواقع، فإن بساطتها وتصميمها لتقليل استهلاك الطاقة، بالإضافة إلى قدراتها الزمنية الحقيقية، تجعلها متوافقة مع العديد من التطبيقات. بدءًا من إنشاء نظام مراقبة وحتى بناء تطبيقات رؤية الآلة أو مشاريع إنترنت الأشياء (IoT)، تعد كاميرات SPI جهازًا منخفض التكلفة ومريحًا لحل هذه المشكلات. وفي حالة توفر الدعم الهندسي والبرمجي للكاميرات SPI، فإن الفرص لالتقاط وتحليل الصور بصريًا في نظام الرؤية المدمج الخاص بك تكون لا حدود لها.

تمتلك Sinoseen خبرة واسعة في تصميم وتصنيع الكاميرات، ويمكنها تقديم الاستشارة والدعم الأكثر احترافية لك. من خلال فهم احتياجات تطبيقك، نوفر لك الحلول البصرية المدمجة الأكثر ملاءمة. إذا كنت بحاجة، فلا تتردد في اتصل بنا .

أسئلة شائعة

السؤال 1: ما هو اتصال SPI، وكيف يرتبط بكاميرات SPI؟

SPI هو بروتوكول يستخدم في أنظمة المدمجة لتبادل البيانات بين الأجهزة. تستخدم كاميرات SPI هذا البروتوكول لإرسال بيانات الصور إلى المعالجات أو وحدات التحكم الدقيقة للمعالجة أو التخزين اللاحق. يتناول هذا السؤال الشائع فهم الأساسيات لبروتوكول SPI والتواصل ومدى صلته بكاميرات SPI.

السؤال 2: ما هي مزايا استخدام كاميرات SPI في الأنظمة المدمجة؟

تقدم كاميرات SPI العديد من المزايا، بما في ذلك سهولة التكامل بسبب الحاجة إلى أسلاك قليلة، الحجم الصغير المناسب للأجهزة المحمولة، استهلاك طاقة منخفض مثالي للتطبيقات التي تعمل بالبطارية، التقاط صور في الوقت الفعلي لمراقبة الرؤية الآلية، وإعدادات مرنة للحصول على جودة مثلى. يسلط هذا السؤال الشائع الضوء على الفوائد الرئيسية لكاميرات SPI للمستخدمين الذين يفكرون في دمجها في الأنظمة المدمجة.

السؤال 3: كيف يمكنني دمج كاميرات SPI في مشروعاتي، وما نوع الدعم البرمجي المتاح؟

تتمثل عملية دمج كاميرات SPI في المشاريع في ربطها بأنظمة الميكروكونترولر واستخدام مكتبات البرامج أو واجهات برمجة التطبيقات (APIs) التي تقدمها شركات تصنيع الكاميرات. توفر هذه المكتبات وظائف لتشغيل الكاميرا، التقاط الصور، وتعديل الإعدادات، مما يبسط عملية الدمج. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض كاميرات SPI على وظائف معالجة الصور على متنها، مما يقلل من العبء على الميكروكونترولر الرئيسي. يرشد هذا السؤال الشائع المستخدمين خلال عملية الدمج والدعم البرمجي المتاح لكاميرات SPI.