Mipi-Kamera-Modul vs. USB-Kamera-Modul - Unterschiede verstehen

MIPI- und USB-Kamera-Schnittstellen sind die heute gängigeren Schnittstellentypen für eingebettete Vision-Applikationen. Obwohl mit der Entwicklung der Technologie für eingebettete Vision immer mehr neue Schnittstellen nutzbar werden. Natürlich hängt es von der Anwendung ab, und MIPI- und USB-Schnittstellen haben jeweils ihre Vor- und Nachteile. In diesem Artikel werden wir uns ausführlich mit den beiden Schnittstellen, MIPI und USB, beschäftigen und einen detaillierten Vergleich vornehmen.

Was ist die Definition eines MIPI-Kameramoduls?

Ein MIPI-Kameramodul ist ein kompaktes, kleines elektronisches Gerät, das einen Kamasensor, ein Objektiv und eine MIPI-Schnittstelle integriert. Es handelt sich um ein Kameramodul oder ein System, das Bilder über das MIPI-Schnittstellenprotokoll von der Kamera an andere Hostgeräte überträgt.

Mipi-Schnittstelle

Mipi steht für Mobile Industry Processor Interface und ist eine Standard-Schnittstellenspezifikation für mobile Geräte. Es ist die Haupt-Schnittstelle, die heute auf dem Markt für die Bildübertragung zwischen Kameras und anderen Host-Geräten verwendet wird. Technisch gesehen Mipi zu USB.

Die MIPI-Schnittstelle ist einfach zu verwenden und vielseitig einsetzbar, wobei sie eine breite Palette von Anwendungen unterstützt, darunter 1080p, 4k und 8k Video sowie hochaufgelöste Bildgebung. Ideal für den Einsatz in eingebetteten Visionssystemen wie AR/VR, Gestenerkennungssystemen, Gesichtserkennung und Sicherheitsüberwachung. Ein tiefer Einblick in das, was die MIpi-Schnittstelle ist?

Wie MIPI-Kameramodule funktionieren

MIPI-Kameramodule sind über MIPI CSI (Camera Serial Interface) oder DSI (Display Serial Interface) mit anderen Host-Geräten verbunden. Mit hoher Auflösung und niedrigem Energieverbrauch wird DSI im Allgemeinen zur Übertragung von Displaydaten verwendet, während CSI zur Übertragung von Bild- und Videodaten dient.

MIPI CSI-2 Schnittstelle

MIPI CSI-2 (Second Generation Camera Serial Interface) ist eine effizientere und benutzerfreundlichere Schnittstelle, die auf den Verbesserungen von MIPI basiert. Sie verfügt über vier Bildkanäle, die jeweils eine Bandbreite von bis zu 2,5 Gb/s bieten, was einer Gesamtbandbreite von maximal 10 Gb/s entspricht. In Bezug auf Geschwindigkeit ist MIPI CSI-2 überlegen gegenüber USB 3.0.

MIPI CSI-2 bietet ein zuverlässiges Protokoll zur Verarbeitung von Videoaufzeichnungen mit einer Auflösung über 1080p. Dank seines Multi-Core-Prozessors ist einer der Hauptvorteile die geringe Auslastung der CPU-Ressourcen. Es ist die Standard-Schnittstelle für Geräte wie Raspberry Pi und Jetson Nano, und sowohl die Versionen V1 als auch V2 des Raspberry-Pi-Kameramoduls basieren auf dieser Schnittstelle.

Einschränkungen von MIPI CSI-2

Obwohl die Mipi CSI-2-Schnittstelle heute eine beliebte Schnittstelle ist und viele Vorteile bietet, gibt es immer noch einige Einschränkungen. Eine der offensichtlicheren ist, dass MIPI-Kameras oft zusätzliche Treiber erfordern und ohne starke Unterstützung des Systemherstellers die Unterstützung von Bildsensoren begrenzt sein wird. Dies bedeutet, dass es Kompatibilitätsprobleme zwischen MIPI-Kameras und verschiedenen Geräten geben wird.

Verschiedene Arten von MIPI-Kameramodulen

Neben MIPI CSI-2 gibt es auf dem Markt viele andere Arten von MIPI-Kameramodulen, wie mipi camera csi-2, MIPI CSI-3, MIPI CSI-4 und MIPI CSI-5 usw. Davon ist MIPI CSI-2 das am weitesten verbreitete und unterstützt 4 Kanäle. Die späteren CSI-3, CSI-4 und CSI-5 unterstützen jeweils 8, 16 und 32 Kanäle.

Was ist ein USB-Kameramodul?

Im Gegensatz zu MIPI-Kameramodulen sind USB-Kameramodule aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit beliebt. Dank der Plug-and-Play-Eigenschaften von USB können USB-Kameramodule direkt über USB vom jeweiligen Gerät aus verbunden werden, von dem sie genutzt werden. Hochgeschwindigkeits-USB-Kameramodule werden häufig für Videokonferenzen, Maschinenvision und mehr eingesetzt.

USB-Schnittstelle

Die USB-Kamera-Schnittstelle ist ein wichtiger Anschlusspunkt zwischen der Kamera und dem PC. Mit ihrer Plug-and-Play-Funktionalität vereinfacht sie den Aufbau-Prozess und senkt die Entwicklungs kosten der eingebetteten Vision. USB 2.0 hat im Vergleich zu aktuellen Technologien bestimmte technische Einschränkungen und Kompatibilitätsprobleme, daher wurden später USB 3.0 und USB 3.1 Gen 1 eingeführt. Es gibt etwas zu wissen über die USB-Kamera-Schnittstelle im vorherigen Artikel.

Funktionsprinzip des USB-Kameramoduls

Wie der Name bereits sagt, verwendet ein USB-Kamera-Modul eine USB-Kamera-Schnittstelle, um sich mit einem Hostgerät wie einem Computer oder Tablet usw. zu verbinden. Die USB-Kamera-Schnittstelle hat eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 480 Mbit/s und verfügt über eine Feature für heiße Austauschbarkeit, die es ermöglicht, das USB-Kamera-Modul ohne Herunterfahren des Hostsystems zu zerlegen.

USB3.0-Schnittstelle

USB3.0 wurde im Vergleich zu USB2.0 weiter verbessert, wobei die originalen Steckverbindungsfähigkeit und geringe CPU-Auslastung beibehalten wurden, während gleichzeitig die Zuverlässigkeit stark erhöht wurde. Sowohl USB3.0 als auch USB3.1 Gen 1 behalten die hervorragenden Eigenschaften der älteren Version bei. Der Unterschied zwischen USB 2.0 und 3.0 kann in diesem Artikel nachgelesen werden .

Mit zusätzlicher Hardware kann USB 3.0 eine Übertragungsrate von 40 Megabytes pro Sekunde bei einer maximalen Bandbreite von 480 Megabytes erreichen. Dies ist mehr als zehnmal so hoch wie USB 2.0 und viermal so hoch wie Gige. Und die Steckverbindung ermöglicht eine schnelle Kamerawechsel im Falle eines Problems.

Einschränkungen der USB 3.0-Schnittstelle

Theoretisch gibt es keine perfekte Schnittstelle, jede Schnittstelle hat ihre Vorteile und Einschränkungen. Das USB 3.0-Interface ist da nicht anders. USB 3.0 unterstützt keine hochaufgelösten Sensoren, und die effektive Übertragungslänge beträgt nur 5 Meter, obwohl sie durch Technologie erweitert werden kann, bleibt die Gewährleistung der Zuverlässigkeit ein großes Problem.

Die Hauptunterschiede zwischen MIPI- und USB-Kameramodulen

1. Stromverbrauch: MIPI-Kameramodule verbrauchen weniger Strom als USB-Kameramodule. Die Kamera-CIS-Schnittstelle ist eine mobile Standardschnittstelle, und der Energieeffizienz-Bereich ist in diesen Geräten kritisch. USB-Kameras verbrauchen normalerweise mehr Strom, was für Anwendungen, die eine Stromversorgung benötigen und energieempfindlich sind, ein Nachteil sein kann.
2. Übertragungsgeschwindigkeiten: MIPI-Kameramodule bieten normalerweise höhere Datentransfergeschwindigkeiten. Vier Kanäle von MIPI CSI-2 können jeweils 2,5 Gbps liefern, während sich schnelle USB-Kameramodule durch die USB-Standardbeschränkungen (USB 2.0 oder USB 3.0) begrenzt sehen.
3. Kompatibilität: Die Verwendbarkeit von USB-Schnittstellenkameramodulen ist besser. Das USB-Standard ist allgegenwärtig, durch die USB-Kamera-Schnittstelle kann die Kamera mit einer Vielzahl von Geräten nahtlos verbunden werden. MIPI erfordert eine spezifische Hardware-Schnittstelle, für Entwickler, die nicht vertraut mit dem MIPI-Standard sind, ist dies eine Herausforderung.
4. Bildqualität und Verarbeitungseffizienz: In Bezug auf Bildqualität und Verarbeitung sind MIPI CSI-Kameras besser, da sie direkt mit dem Image Signal Processor (ISP) verbunden sind, was Synchronisation effektiv verbessert, Latenz reduziert und somit die Bildqualität erhöht. USB-Kameras können Latenzprobleme haben, insbesondere wenn der ISP nicht gut für den USB-Datenstrom optimiert ist.

Hier gebe ich eine kurze Analyse beider MIPI CSI-2 und USB 3.0-Schnittstellen in Tabellenform:

Schlussfolgerung

Zusammenfassend haben USB und MIPI-Kamera-Schnittstellen ihre eigenen Stärken und Einschränkungen. Wenn wir zwischen den beiden wählen, müssen wir die tatsächlichen Bedürfnisse, das Budget und die technischen Entwicklungsprobleme berücksichtigen. Und durch diesen Artikel glaube ich, dass wir alle eine allgemeine Übersicht über USB und MIPI haben, ich hoffe, es kann dir helfen.

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