MIPI इंटरफ़ेस, प्रोटोकॉल और मानकों को समझना: एक व्यापक मार्गदर्शिका

यह साबित हो गया है कि कनेक्टिविटी मानकों में विकास से मोबाइल और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में बहुत प्रगति हुई है। इनमें से, MIPI (मोबाइल इंडस्ट्री प्रोसेसर इंटरफेस) तकनीक को घटकों के बीच डेटा संचार के प्रदर्शन और दक्षता में इसके योगदान के रूप में नोट किया जा सकता है। यह विशेष लेख MIPI इंटरफ़ेस, प्रोटोकॉल और मानकों और इलेक्ट्रॉनिक्स के वर्तमान युग में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका का गहन ज्ञान प्रदान करने का इरादा रखता है।

1.MIPI क्या है?

MIPI, या मोबाइल इंडस्ट्रियल प्रोसेसर इंटरफ़ेस, मोबाइल उपकरणों के भीतर एम्बेडेड प्रोसेसर के लिए बाह्य उपकरणों और सेंसर को जोड़ने के लिए MIPI एलायंस द्वारा विकसित मानकीकृत इंटरफेस का एक सेट है। इंटरफ़ेस को कम-शक्ति, उच्च-गति और लचीला होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो इसे स्मार्टफोन और टैबलेट जैसे मोबाइल उपकरणों में उपयोग के लिए आदर्श बनाता है। यह मोबाइल उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण घटकों के बीच उच्च गति डेटा हस्तांतरण की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया है। MIPI एलायंस का गठन 2003 में उद्योग के नेताओं द्वारा मोबाइल और मोबाइल प्रभावित उद्योगों में इंटरफेस के लिए खुले मानकों को विकसित करने और बढ़ावा देने के लिए किया गया था।

2.MIPI इंटरफ़ेस को समझना

इलेक्ट्रॉनिक्स में एक इंटरफ़ेस एक साझा सीमा है जिसके पार जानकारी पारित की जाती है। MIPI-CSI2, MIPI D-PHY, MIPI C-PHY, MIPI M-PHY और MIPI I3C सहित कई अलग-अलग प्रकार के MIPI इंटरफेस हैं। प्रत्येक इंटरफ़ेस में डेटा दर, बिजली की खपत और भौतिक परत कार्यान्वयन के संदर्भ में एक विशिष्ट उद्देश्य और विभिन्न विशेषताएं होती हैं।

• MIPI CSI (कैमरा सीरियल इंटरफ़ेस): कैमरा सेंसर को प्रोसेसर से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, छवि डेटा के उच्च गति संचरण को सक्षम करता है।
• MIPI DSI (डिस्प्ले सीरियल इंटरफ़ेस): डिस्प्ले को प्रोसेसर से जोड़ता है, कुशल संचार और उच्च गुणवत्ता वाले दृश्य आउटपुट सुनिश्चित करता है।
• एमआईपीआई सी-पीएचवाई और डी-पीएचवाई: उच्च गति डेटा स्थानांतरण के लिए भौतिक परत इंटरफेस। C-PHY तीन-चरण एन्कोडिंग का उपयोग करता है, जबकि D-PHY एक विभेदक सिग्नलिंग विधि का उपयोग करता है।

ये इंटरफेस स्मार्टफोन, टैबलेट और अन्य पोर्टेबल उपकरणों में महत्वपूर्ण हैं, जहां अंतरिक्ष और बिजली दक्षता सर्वोपरि है।

2.1MIPI प्रोटोकॉल की खोज

MIPI प्रोटोकॉल डेटा विनिमय के नियमों को नियंत्रित करें। वहीमिपी-प्रोटोकॉल में शामिल हैं:

• एमआईपीआई सीएसआई-2(MIPI कैमरा सीरियल इंटरफ़ेस):एक व्यापक रूप से इस्तेमाल कियाMIPI कनेक्टर कैमरा कनेक्टिविटी के लिए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवि सेंसर और वीडियो अनुप्रयोगों का समर्थन करना। यह कम बिजली की खपत और कुशल डेटा ट्रांसफर सुनिश्चित करता है।
• एमआईपीआई डीएसआई-2(MIPI प्रदर्शन सीरियल इंटरफ़ेस): प्रदर्शन इंटरफेस के लिए डिज़ाइन किया गया, यह उच्च-परिभाषा स्क्रीन का समर्थन करता है और कम विलंबता और उच्च बैंडविड्थ के साथ दृश्य अनुभव को बढ़ाता है।

एमआईपीआई प्रोटोकॉल विभिन्न घटकों के बीच संगतता और इंटरऑपरेबिलिटी सुनिश्चित करता है, जिससे निर्बाध संचार और कार्यक्षमता की अनुमति मिलती है।

2.2MIPI मानक

स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए मानक महत्वपूर्ण हैं। प्रमुख MIPI मानकों में शामिल हैं:

• एमआईपीआई सीएसआई-2: कैमरों के लिए इंटरफ़ेस को परिभाषित करता है, 8K रिज़ॉल्यूशन तक का समर्थन करता है।
• एमआईपीआई डीएसआई -2: डिस्प्ले के लिए इंटरफ़ेस निर्दिष्ट करता है, उच्च ताज़ा दर और कम बिजली की खपत सुनिश्चित करता है।
• एमआईपीआई I3C: एक अगली पीढ़ी का सेंसर इंटरफ़ेस, I2C की तुलना में उच्च प्रदर्शन और शक्ति दक्षता प्रदान करता है।
• एमआईपीआई यूनिप्रो: एक उपकरण के भीतर विभिन्न उप-प्रणालियों को आपस में जोड़ने के लिए एक बहुमुखी मानक।

इन मानकों का पालन करना सुनिश्चित करता है कि उपकरण प्रभावी ढंग से संवाद कर सकते हैं, जिससे बेहतर प्रदर्शन और उपयोगकर्ता अनुभव हो सकता है।

2.3एमआईपीआई आर्किटेक्चर

MIPI सिस्टम की वास्तुकला को कुशल डेटा स्थानांतरण का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रमुख घटकों में शामिल हैं:

• नियंत्रकों:घटकों के बीच डेटा प्रवाह प्रबंधित करें.
• भौतिक परतें (PHY): विश्वसनीय सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करें।
• प्रोटोकॉल परतें: डेटा विनिमय के नियमों को नियंत्रित करें।

यह स्तरित वास्तुकला एक डिवाइस के विभिन्न हिस्सों के बीच उच्च प्रदर्शन और मजबूत संचार को सक्षम बनाता है।

3. मिपी कैमरा कैसे काम करता है?

आज, मूल रूप से सभी स्मार्टफोन डिवाइस कैमरों से लैस हैं। यहां तक कि सबसे सस्ते स्मार्टफोन मॉडल भी एम्बेडेड कैमरों से लैस हैं। सोशल मीडिया के इस डिजिटल युग में, मोबाइल कैमरे सभी प्रकार के मोबाइल उपयोगकर्ताओं के लिए जरूरी हैं।

MIPI इंटरफ़ेस का समर्थन करने वाले कैमरा सेंसर को MIPI कैमरों के रूप में जाना जाता है। ये कैमरे आमतौर पर स्मार्टफोन, टैबलेट, लैपटॉप और अन्य पोर्टेबल उपकरणों में पाए जाते हैं।

मोबाइल उपकरणों के लिए एक एम्बेडेड दृष्टि प्रणाली में आमतौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं:

• छवि संवेदक:इस घटक में छवियों को कैप्चर करना और इसे कैसे डिजिटाइज़ किया जाता है, शामिल है।
• MIPI इंटरफ़ेस: यह इंटरफ़ेस अनिवार्य रूप से कैमरा सेंसर और होस्ट प्रोसेसर के बीच सेतु के रूप में कार्य करता है। एमआईपीआई एक इंटरफ़ेस है जो डिजिटल छवियों के हस्तांतरण के लिए उपयोग की जाने वाली भौतिक और प्रोटोकॉल परतों को निर्दिष्ट करता है।
• लेंस:बाहर से अंदर तक: लेंस के माध्यम से बाहरी प्रकाश को आईआर फ़िल्टर द्वारा संसाधित किया जाता है और फिर लेंस से गुजरने वाले प्रकाश से विद्युत संकेत उत्पन्न करने के लिए सेंसर सतह पर ध्यान केंद्रित किया जाता है; सिग्नल को तब आंतरिक A/D द्वारा डिजिटाइज़ किया जाता है।

इसलिए, mipi कैमरा निम्नानुसार काम करता है – छवि संवेदक की मदद से एक छवि दर्ज की जाती है, छवि को फिर डिजिटल डोमेन में बदल दिया जाता है, और अंत में, MIPI इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रोसेसर को सिग्नल भेजा जाता है। प्रोसेसर बाद में ऑब्जेक्ट की डिजिटल छवि को परिवर्तित करता है और इसे स्क्रीन पर प्रदर्शित करता है।

4.मिपी का विकासवादी इतिहास

4.1एमआईपीआई सीएसआई-1

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

कैमरा सीरियल इंटरफेस 1 (सीएसआई -1) एमआईपीआई एक संचार प्रोटोकॉल था जिसका उपयोग कैमरा सेंसर सिग्नल को एक हैंडहेल्ड मोबाइल कंप्यूटिंग डिवाइस में एम्बेडेड प्रोसेसिंग प्लेटफॉर्म पर प्रसारित करने के लिए किया जाता था। यह प्रोटोकॉल कैमरा सेंसर से एम्बेडेड प्रोसेसर में छवियों को स्थानांतरित करने के लिए कैमरा सेंसर और एम्बेडेड प्रोसेसर के बीच इंटरकनेक्ट डिजाइन करने के लिए एमआईपीआई एलायंस द्वारा प्रदान किए गए कैमरा इंटरफेस के लिए भौतिक और प्रोटोकॉल परत विनिर्देशों पर आधारित था।

MIPI CSI-1 विनिर्देश की भौतिक परत और प्रोटोकॉल परत ने क्रमशः भौतिक परत की विद्युत और सिग्नलिंग विशेषताओं और प्रोटोकॉल परत के प्रोटोकॉल और पैकेट संरचना को निर्धारित किया। इसका उपयोग छवि डेटा, नियंत्रण डेटा और कैमरा और होस्ट प्रोसेसर के बीच अन्य जानकारी स्थानांतरित करने के लिए भी किया गया था। MIPI CSI-1 ने एक विभेदक सिग्नलिंग विधि को नियोजित किया और 1 Gbps तक की डेटा ट्रांसफर दर प्रदान करने में सक्षम था।

MIPI CSI-1 प्रोटोकॉल एक विरासत प्रोटोकॉल है और इसे CSI-2 और CSI-3 जैसे उन्नत उत्तराधिकारियों द्वारा बहिष्कृत किया गया है। जबकि लगभग अप्रचलित, CSI-1 इंटरफ़ेस अभी भी कुछ विरासत प्रणालियों में देखा जाता है।

4.2एमआईपीआई सीएसआई-2

एमआईपीआई सीएसआई-2 MIPI CSI इंटरफेस की दूसरी पीढ़ी है जिसे कैमरा सीरियल इंटरफेस के रूप में भी जाना जाता है। CSI-1 प्रोटोकॉल के समान,एमआईपीआई सीएसआई-2 एमआईपीआई एलायंस फ्रेमवर्क 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।

फिलहाल,एमआईपीआई सीएसआई 2 स्मार्टफोन और टैबलेट में कैमरा-प्रोसेसर कनेक्टिविटी के लिए इंटरफेस को मेनस्ट्रीम सॉल्यूशन माना जाता है। जैसा कि पहले कहा गया है, MIPI CSI-2 व्यापक रूप से कैमरा सेंसर और एम्बेडेड प्रोसेसर द्वारा समर्थित है। CSI-2 प्रोटोकॉल मूल CSI-1 प्रोटोकॉल की तुलना में बेहतर कार्यात्मक और अतिरिक्त विशेषताएं प्रदान करता है।एमआईपीआई सीएसआई 2 एक अन्य इंटरफ़ेस मानक है जिसे अधिक सामान्य सीरियल लिंक पर उच्च स्थानांतरण दर प्रदान करने के उद्देश्य से विकसित किया गया है और इसी तरह के तरीके से अंतर सिग्नलिंग का उपयोग करता हैएमआईपीआई सीएसआई1 जबकि 3 तक डेटा दरों की पेशकश करते हैं। 5 जीबीपीएस।

MIPI का पहला संस्करणसीएसआई2 2005 में जारी किया गया था और इसमें निम्नलिखित प्रोटोकॉल परतें शामिल थीं:

• भौतिक परत
• लेन विलय परत
• निम्न-स्तरीय प्रोटोकॉल परत
• पिक्सेल-टू-बाइट रूपांतरण परत
• अनुप्रयोग परत

2017 में MIPI CSI-2 का दूसरा संस्करण जारी किया गया। इस संस्करण में RAW-16 और RAW-20 रंग गहराई, 32 वर्चुअल चैनल और LRTE (कम विलंबता कमी और परिवहन दक्षता) शामिल हैं। का तीसरा संस्करणसीएसआई2 2019 में जारी प्रोटोकॉल में CSI-24 में RAW-2 रंग गहराई शामिल है।

मुख्य भाग में MIPI CSI-2 मानक शामिल हैं, और CSI-2E और CSI-2E को MIPI CSI-2 का विस्तार माना जाता है। ये एक्सटेंशन उच्च डेटा दरों, लंबी केबलों, बेहतर त्रुटि नियंत्रण आदि के लिए अतिरिक्त सहायता प्रदान करने के लिए उपयोगी हैं।

चूंकि MIPI CSI-2 आमतौर पर उपयोग किया जाता है और इसमें उच्च-प्रदर्शन क्षेत्र होता है, MIPI CSI-2 स्वायत्त वाहनों, ड्रोन, स्मार्ट कनेक्टेड शहरों, बायोमेडिकल इमेजिंग और रोबोटिक्स पर लागू होता है।

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

यूएसबी कैमरा और मिपी कैमरा दो प्रकार के कैमरा सेंसर हैं जो वर्तमान में मोबाइल उपकरणों और एम्बेडेड विजन सिस्टम में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं

यूएसबी कैमरों के बजाय मोबाइल उपकरणों और एम्बेडेड दृष्टि प्रणालियों के लिए एमआईपीआई कैमरों का उपयोग करने के कई कारण हैं:

• पारिस्थितिकी तंत्र: एमआईपीआई एलायंस में अन्य घटकों के बीच छवि सेंसर, लेंस का एक बहुत ही जीवंत समुदाय है जो एमआईपीआई कैमरों पर आधारित सिस्टम के आसान विकास के लिए एमआईपीआई कैमरा के लिए संगत और सबसे उपयुक्त हैं।
• आकार और रूप कारक:एमआईपीआई कैमरे यूएसबी कैमरों की तुलना में शारीरिक रूप से छोटे और पतले होते हैं जो छोटे, पतले उपकरणों में एकीकरण के लिए बेहतर होते हैं।
• लचीलापन: लचीलापन: एमआईपीआई कैमरा यूएसबी कैमरों के विपरीत, कई प्रकार के प्रोसेसर और छवि सेंसर के साथ संगत हैं।
• डेटा दर: वहीएमआईपीआई कैमरा यूएसबी कैमरों की तुलना में छवि डेटा को बहुत अधिक डेटा दरों पर स्ट्रीम कर सकता है और इसलिए उच्च रिज़ॉल्यूशन और उच्च फ्रेम दर अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होगा।
• बिजली की खपत: सीएसआई कैमरा बहुत ऊर्जा कुशल हैं इसलिए, उनका उपयोग हाथ से आयोजित उपकरणों या उपकरणों में किया जा सकता है जो बैटरी पर काम करते हैं।

6.MIPI प्रौद्योगिकी में भविष्य के रुझान

का भविष्यएमआईपीआई प्रौद्योगिकी आशाजनक है, जिसमें रुझान शामिल हैं:

• एआई एकीकरण: बेहतर कार्यक्षमता के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता के साथ डिवाइस क्षमताओं को बढ़ाना।
• उच्च बैंडविड्थ इंटरफेस: 8K वीडियो और उससे आगे का समर्थन।
• अधिक ऊर्जा दक्षता: लंबी बैटरी लाइफ के लिए बिजली की खपत कम करना।

ये प्रगति इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में नवाचार को जारी रखेगी।

एकसभी में एलएल,एमआईपीआई प्रौद्योगिकी ने बिजली दक्षता बनाए रखते हुए कुशल, उच्च गति डेटा स्थानांतरण प्रदान करते हुए, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर कनेक्टिविटी में क्रांति ला दी है। MIPI इंटरफेस, प्रोटोकॉल और मानकों को समझना आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में शामिल किसी भी व्यक्ति के लिए महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे तकनीक विकसित होती है, MIPI सबसे आगे रहेगा, नई संभावनाओं और डिवाइस के प्रदर्शन में सुधार करेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:

MIPI C-PHY और D-PHY में क्या अंतर है?

MIPI C-PHY डेटा संचारित करने के लिए तीन-चरण एन्कोडिंग योजना का उपयोग करता है, जो कम पिन के साथ उच्च बैंडविड्थ प्रदान करता है। MIPI D-PHY विभेदक सिग्नलिंग का उपयोग करता है, जो सरल है लेकिन उच्च डेटा दरों के लिए अधिक पिन की आवश्यकता हो सकती है।

नए डिजाइनों में एमआईपीआई इंटरफेस कैसे लागू करें?

MIPI इंटरफेस को लागू करने में उपयुक्त MIPI विनिर्देशों का चयन करना, संगत घटकों को एकीकृत करना और इष्टतम प्रदर्शन और इंटरऑपरेबिलिटी के लिए MIPI मानकों का अनुपालन सुनिश्चित करना शामिल है।