MIPI इंटरफ़ेस, प्रोटोकॉल और मानक समझना: एक समग्र गाइड

साबित हुआ है कि मोबाइल और इलेक्ट्रॉनिक डिवाइसों के विकास में बहुत सा प्रगति कनेक्टिविटी मानकों में विकास के कारण बहुत हद तक आसान हुई है। इनमें से, MIPI (मोबाइल इंडस्ट्री प्रोसेसर इंटरफ़ेस) तकनीक को घटकों के बीच डेटा संचार के प्रदर्शन और दक्षता में योगदान के लिए जाना जाता है। यह विशेष लेख MIPI इंटरफ़ेस, प्रोटोकॉल, और मानकों के बारे में गहराई से जानकारी प्रदान करना इरादा रखता है और वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक्स के युग में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका।

1.MIPI क्या है?

MIPI, या Mobile Industrial Processor Interface, MIPI Alliance द्वारा विकसित मानकीकृत इंटरफ़ेस का सेट है, जो मोबाइल डिवाइसेस के भीतर एम्बेडेड प्रोसेसरों को पheripherals और सेंसर्स को जोड़ने के लिए होता है। यह इंटरफ़ेस कम-ऊर्जा, उच्च-गति और लचीला डिज़ाइन किया गया है, जिससे यह स्मार्टफोन और टैबलेट जैसे मोबाइल डिवाइसों में उपयोग करने के लिए आदर्श है। इसे मोबाइल डिवाइस और इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस कOMPONENTS के बीच उच्च-गति के डेटा ट्रांसफर को सुगम बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। MIPI Alliance 2003 में उद्योग के नेताओं द्वारा बनाई गई थी, जिसका उद्देश्य मोबाइल और मोबाइल-प्रभावित उद्योगों में इंटरफ़ेस के लिए खुले मानकों को विकसित और प्रचारित करना था।

2.MIPI इंटरफ़ेस को समझना

इलेक्ट्रॉनिक्स में एक इंटरफ़ेस ऐसी साझा सीमा होती है, जिसके माध्यम से जानकारी पारित की जाती है। MIPI इंटरफ़ेस के कई अलग-अलग प्रकार हैं, जिनमें MIPI-CSI2, MIPI D-PHY, MIPI C-PHY, MIPI M-PHY, और MIPI I3C शामिल हैं। प्रत्येक इंटरफ़ेस का एक विशिष्ट उद्देश्य होता है और डेटा रेट, ऊर्जा खपत, और भौतिक परत के लिए अपने अलग-अलग विशेषताएं होती हैं।

• MIPI CSI (Camera Serial Interface): कैमरा सेंसर को प्रोसेसर से जोड़ने के लिए प्रयोग किया जाता है, जिससे छवि डेटा का उच्च गति से संचरण संभव हो जाता है।
• MIPI DSI (Display Serial Interface): प्रदर्शन को प्रोसेसर से जोड़ता है, जिससे कुशल संचार और उच्च गुणवत्ता वाले दृश्य उत्पादन सुनिश्चित होते हैं।
• MIPI C-PHY और D-PHY: उच्च गति डेटा हस्तांतरण के लिए भौतिक परत इंटरफेस। सी-पीएचवाई तीन चरण कोडिंग का उपयोग करता है, जबकि डी-पीएचवाई एक अंतर सिग्नलिंग विधि का उपयोग करता है।

इन इंटरफ़ेस स्मार्टफोन, टैबलेट और अन्य पोर्टेबल उपकरणों में क्रिटिकल होते हैं, जहाँ स्थान और पावर एफिशिएन्सी प्रमुख होती है।

2.1MIPI प्रोटोकॉल का अध्ययन

mipi protocol  डेटा एक्सचेंज के लिए नियम निर्धारित करते हैं। mipi- प्रोटोकॉल में शामिल हैं:

• MIPI CSI-2 (mipi camera serial interface) : व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है mipi कनेक्टर कैमरा कनेक्टिविटी के लिए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेज सेंसर और वीडियो अनुप्रयोगों का समर्थन करता है। यह कम बिजली की खपत और कुशल डेटा ट्रांसफर सुनिश्चित करता है।
• MIPI DSI-2 (mipi डिस्प्ले सीरियल इंटरफ़ेस) :यह डिस्प्ले इंटरफेस के लिए डिज़ाइन किया गया है, यह उच्च-परिभाषा स्क्रीन का समर्थन करता है और कम विलंबता और उच्च बैंडविड्थ के साथ दृश्य अनुभव को बढ़ाता है।

MIPI प्रोटोकॉल विभिन्न घटकों के बीच संगति और मध्यस्थता को सुनिश्चित करता है, अविच्छिन्न संचार और कार्यक्षमता की अनुमति देता है।

2.2MIPI मानक

मानक संगति और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। प्रमुख MIPI मानक इन्हें शामिल करते हैं:

• MIPI CSI-2: कैमरों के लिए इंटरफ़ेस को परिभाषित करता है, जो 8K रिज़ॉल्यूशन तक का समर्थन करता है।
• MIPI DSI-2: डिस्प्ले के लिए इंटरफ़ेस निर्दिष्ट करता है, उच्च ताज़ा दर और कम बिजली की खपत सुनिश्चित करता है।
• MIPI I3C: अगली पीढ़ी का सेंसर इंटरफेस, जो I2C की तुलना में उच्च प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता प्रदान करता है।
• MIPI UniPro: एक उपकरण के भीतर विभिन्न उपप्रणालियों को आपस में जोड़ने के लिए एक बहुमुखी मानक।

इन मानकों का पालन करना युक्तियों को प्रभावी रूप से संचार करने में सहायता देता है, जिससे बेहतर प्रदर्शन और उपयोगकर्ता अनुभव होता है।

2.3MIPI आर्किटेक्चर

MIPI प्रणालियों की आर्किटेक्चर को दक्ष डेटा ट्रांसफर का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मुख्य घटक इन्हें शामिल करते हैं:

• कंट्रोलर्स: घटकों के बीच डेटा प्रवाह का प्रबंधन करते हैं।
• Physical Layers (PHY): विश्वसनीय संकेत संचरण सुनिश्चित करें।
• प्रोटोकॉल लेयर्स: डेटा विनिमय के नियमों को नियंत्रित करें।

यह परतबद्ध आर्किटेक्चर उपकरण के विभिन्न हिस्सों के बीच उच्च प्रदर्शन और मजबूत संचार सक्षम करता है।

3. MIPI कैमरा कैसे काम करता है?

आजकल, मूल रूप से सभी स्मार्टफोन उपकरण कैमरों से सुसज्जित होते हैं। यहाँ तक कि सबसे सस्ते स्मार्टफोन मॉडल भी एम्बेडेड कैमरों से सुसज्जित होते हैं। सोशल मीडिया की इस डिजिटल युग में, मोबाइल कैमरे सभी प्रकार के मोबाइल उपयोगकर्ताओं के लिए आवश्यक हैं।

MIPI इंटरफ़ेस का समर्थन करने वाले कैमरा सेंसर MIPI कैमरे के रूप में जाने जाते हैं। ये कैमरे सामान्यतः स्मार्टफोन, टैबलेट, लैपटॉप और अन्य पोर्टेबल उपकरणों में पाए जाते हैं।

मोबाइल उपकरणों के लिए एम्बेडेड विज़न सिस्टम में आमतौर पर निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:

• छवि सेंसर: यह घटक चित्रों को पकड़ने और इसके बाद इसे डिजिटल कैसे किया जाता है, पर निर्भर करता है।
• MIPI इंटरफ़ेस: यह इंटरफ़ेस अनिवार्य रूप से कैमरा सेंसर और होस्ट प्रोसेसर के बीच पुल के रूप में कार्य करता है। एमआईपीआई एक इंटरफेस है जो डिजिटल छवियों के हस्तांतरण के लिए उपयोग की जाने वाली भौतिक और प्रोटोकॉल परतों को निर्दिष्ट करता है।
• लेंस: बाहर से अंदर: लेंस के माध्यम से बाहरी प्रकाश फिर IR फिल्टर द्वारा प्रसंस्कृत होता है और फिर सेंसर सतह पर फोकस होता है, जो प्रकाश को बिजली के सिग्नल में बदलता है; फिर यह सिग्नल आंतरिक A/D द्वारा डिजिटल किया जाता है।

इसलिए, mipi कैमरा इस प्रकार से काम करता है - एक छवि इमेज सेंसर की मदद से रिकॉर्ड की जाती है, फिर यह छवि डिजिटल डोमेन में बदल जाती है, और अंत में, संकेत MIPI इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रोसेसर तक भेजा जाता है। प्रोसेसर बाद में ऑब्जेक्ट की डिजिटल छवि को परिवर्तित करता है और इसे स्क्रीन पर प्रदर्शित करता है।

4.Mipi का जैविक इतिहास

4.1MIPI CSI-1

MIPI CSI-1 MIPI इंटरफ़ेस आर्किटेक्चर का पहला संस्करण था जिसने एम्बेडेड कैमरा और होस्ट प्रोसेसर के बीच कनेक्शन के लिए प्रोटोकॉल निर्दिष्ट किए।

Camera Serial Interface 1 (CSI-1)MIPI एक संचार प्रोटोकॉल था जिसे हैंडहेल्ड मोबाइल कंप्यूटिंग डिवाइस में एक एम्बेडेड प्रोसेसिंग प्लेटफॉर्म को कैमरा सेंसर संकेत पहुंचाने के लिए उपयोग किया जाता था। यह प्रोटोकॉल MIPI ऐलायंस द्वारा डिज़ाइन किए गए कैमरा इंटरफ़ेस के लिए भौतिक और प्रोटोकॉल लेयर स्पेसिफिकेशन पर आधारित था, जो कैमरा सेंसर और एम्बेडेड प्रोसेसर के बीच इंटरकनेक्ट डिज़ाइन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

MIPI CSI-1 स्पेकिफिकेशन के भौतिक परत और प्रोटोकॉल परत ने क्रमशः भौतिक परत के विद्युतीय और संकेतन विशेषताओं तथा प्रोटोकॉल परत के प्रोटोकॉल और पैकेट संरचना को निर्धारित किया। इसका उपयोग कैमरे और होस्ट प्रोसेसर के बीच चित्र डेटा, नियंत्रण डेटा और अन्य जानकारी को स्थानांतरित करने के लिए भी किया जाता था। MIPI CSI-1 एक डिफ़ेरेंशियल सिग्नलिंग मेथड का उपयोग करता है और 1 Gbps तक की डेटा स्थानांतरण दर प्रदान करने में सक्षम है।

MIPI CSI-1 प्रोटोकॉल एक पुराना प्रोटोकॉल है और इसके उन्नत उत्तराधिकारियों जैसे CSI-2 और CSI-3 द्वारा अवसरजन कर दिया गया है। हालांकि लगभग पदावनत हो चुका है, CSI-1 इंटरफ़ेस कुछ पुराने प्रणालियों में अभी भी देखा जाता है।

4.2MIPI CSI-2

mIPI CSI-2 यह MIPI CSI इंटरफेस की दूसरी पीढ़ी है जिसे कैमरा सीरियल इंटरफेस के नाम से भी जाना जाता है। सीएसआई-1 प्रोटोकॉल के समान, mIPI CSI-2 यह एमआईपीआई गठबंधन के ढांचे के आधार पर भी विकसित किया गया है और मोबाइल एम्बेडेड विजन सिस्टम में छवि डेटा परिवहन के लिए भौतिक और प्रोटोकॉल परतों को शामिल करता है।

वर्तमान में, mipi csi 2 इंटरफेस को स्मार्टफोन और टैबलेट में कैमरा-प्रोसेसर कनेक्टिविटी के लिए मुख्यधारा का समाधान माना जाता है। जैसा कि पहले बताया गया है कि MIPI CSI-2 कैमरा सेंसर और एम्बेडेड प्रोसेसर द्वारा व्यापक रूप से समर्थित है। सीएसआई-2 प्रोटोकॉल मूल सीएसआई-1 प्रोटोकॉल की तुलना में बेहतर कार्यात्मक और अतिरिक्त विशेषताएं प्रदान करता है। mipi csi 2 एक अन्य इंटरफ़ेस मानक है जिसे अधिक सामान्य सीरियल लिंक पर उच्च हस्तांतरण दर प्रदान करने के उद्देश्य से विकसित किया गया है और अंतर संकेत का उपयोग एक समान तरीके से करता है mipi csi 1जबकि 3 तक डेटा दरें प्रदान करता है। 5 जीबीपीएस.

MIPI का पहला संस्करण csi2 2005 में जारी किया गया था और इसमें निम्नलिखित प्रोटोकॉल परतें शामिल थीं:

• भौतिक परत
• लेन मर्जर लेयर
• निम्न स्तरीय प्रोटोकॉल परत
• पिक्सल-टू-बाइट परिवर्तन लेयर
• एप्लिकेशन लेयर

2017 में MIPI CSI-2 का दूसरा संस्करण जारी हुआ। इस संस्करण में RAW-16 और RAW-20 रंग गहराई, 32 आभासी चैनल, और LRTE (कम लेटेंसी कम करने और परिवहन दक्षता) शामिल थे। MIPI CSI-2 का एक तीसरा संस्करण csi2 2019 में जारी प्रोटोकॉल में सीएसआई-2 में रॉ- 24 रंग गहराई शामिल है।

मुख्य भाग MIPI CSI-2 मानक से बना है, और CSI-2E और CSI-2E को MIPI CSI-2 के विस्तार के रूप में माना जाता है। ये विस्तार उच्च डेटा दरों, लंबी केबल, सुधारी गई त्रुटि नियंत्रण, आदि के लिए अतिरिक्त समर्थन प्रदान करने के लिए उपयोगी हैं।

चूंकि MIPI CSI-2 सामान्यतः उपयोग में है और उच्च-प्रदर्शन क्षेत्र में है, MIPI CSI-2 स्वचालित वाहनों, ड्रोन, स्मार्ट कनेक्टेड शहर, जैविक छवि, और रोबोटिक्स के लिए लागू है।

5.कैमरों के लिए कनेक्टर इंटरफ़ेस के रूप में mipi इंटरफ़ेस का उपयोग करने के फायदे

यूएसबी कैमरा और mipi कैमरा दो प्रकार के कैमरा सेंसर हैं जो वर्तमान में मोबाइल उपकरणों और एम्बेडेड विज़न सिस्टम में व्यापक रूप से उपयोग में हैं

मोबाइल डिवाइस और एम्बेडेड विजन सिस्टम के लिए माइपीआई कैमरों का उपयोग यूएसबी कैमरों की तुलना में कई कारण हैं:

• प्राकृतिक परिवेश: एमआईपीआई एलायंस में छवि सेंसर, लेंस और अन्य घटकों का एक बहुत ही जीवंत समुदाय है जो एमआईपीआई कैमरों पर आधारित प्रणालियों के आसान विकास के लिए एमआईपीआई कैमरे के लिए संगत और सबसे उपयुक्त हैं।
• आकार और रूप फैक्टर: माइपीआई कैमरे भौतिक रूप से यूएसबी कैमरों से छोटे और पतले होते हैं, जो छोटे, पतले डिवाइस में एकीकरण के लिए बेहतर है।
• विविधता: विविधता:  माइपीआई कैमरा यूएसबी कैमरों के विपरीत, कई प्रकार के प्रोसेसर और छवि सेंसर के साथ संगत हैं।
• डेटा दर: द माइपीआई कैमरा यह USB कैमरों की तुलना में बहुत अधिक डेटा दरों पर छवि डेटा स्ट्रीम कर सकता है और इसलिए उच्च रिज़ॉल्यूशन और उच्च फ्रेम दर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होगा।
• बिजली का सेवा:  सीएसआई कैमरा ऊर्जा कुशल होते हैं इसलिए इन्हें हाथ से लिए जाने वाले या बैटरी से चलने वाले उपकरणों में इस्तेमाल किया जा सकता है।

6.माइपीआई तकनीक में भविष्य की रुझान

भविष्य का mIPI प्रौद्योगिकी का विकास हो रहा है, जिसमें निम्नलिखित रुझान शामिल हैंः

• AI एकीकरण: बेहतर कार्यक्षमता के लिए कृत्रिम बुद्धि के साथ उपकरण क्षमताओं को बढ़ाना।
• उच्च बैंडविड्थ इंटरफ़ेस: 8K वीडियो और उससे आगे का समर्थन करता है।
• अधिक ऊर्जा की दक्षता: बैटरी के लंबे जीवन के लिए बिजली की खपत को कम करना।

ये उन्नतियां इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में नवाचार को आगे बढ़ाती रहेंगी।

A कुल मिलाकर ,MIPI प्रौद्योगिकी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर कनेक्टिविटी को क्रांति ला रही है, कुशल, उच्च-गति के डेटा ट्रांसफर को प्रदान करते हुए साथ ही शक्ति की कुशलता बनाए रखते हैं। आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में शामिल हर किसी के लिए MIPI इंटरफ़ेस, प्रोटोकॉल और मानकों को समझना महत्वपूर्ण है। जब प्रौद्योगिकी विकसित होती है, MIPI नई संभावनाओं और उपकरण प्रदर्शन में सुधार को आगे बढ़ाते रहेगा।

सामान्य प्रश्न:

MIPI C-PHY और D-PHY के बीच क्या अंतर है?

MIPI C-PHY डेटा ट्रांसमिट करने के लिए एक तीन-फ़ेज़ एनकोडिंग स्कीमा का उपयोग करता है, जो कम पिनों के साथ अधिक बैंडविड्थ प्रदान करता है। MIPI D-PHY डिफ़ेरेंशियल सिग्नलिंग का उपयोग करता है, जो सरल है, लेकिन उच्च डेटा दरों के लिए अधिक पिनों की आवश्यकता हो सकती है।

नए डिज़ाइन में MIPI इंटरफ़ेस कैसे लागू किए जाते हैं?

MIPI इंटरफ़ेस को प्रायोगिक बनाने में सही MIPI स्पेसिफिकेशन का चयन, संगत घटकों की एकीकरण, और अधिकतम प्रदर्शन और संगतता के लिए MIPI मानकों का पालन करना शामिल है।