הכרת התוכן MIPI: מדריך שולל

נ-Proven שההתקדמות רבה בפיתוח של מכשירים ניידים ומכשירים אלקטרוניים הופכת קלה מאוד בזכות ההתקדמות בתחומי תקן החיבור. מתוכם, טכנולוגיית MIPI (Mobile Industry Processor Interface) מוזכרת בשל תרומה לתכונות והיעילות של תקשורת נתונים בין המרכיבים. מאמר זה בפרט מכוון לספק ידע מפורט על ממשק MIPI, פרוטוקול ותקנים, ושימושיותם בעידן הנוכחי של אלקטרוניקה.

1.מהו MIPI?

MIPI, או Mobile Industrial Processor Interface, היא קבוצת ממשקים תקניים שפותחה על ידי התאגדות MIPI כדי לחבר פריפריאלים וחיישנים למעבדים משובחים בתוך מכשירי ניידים. הממשק תוכנן להיות עם צריכת אנרגיה נמוכה, מהיר ובנוי בצורה גמישה, מה שמאפשר לו להיות אידיאלי לשימוש במכשירי ניידים כמו טלפונים חכמים וטבלטים. הוא תוכנן כדי לאפשר העברת נתונים מהירה בין מכשירי ניידים ורכיבי מכשיר אלקטרוני. התאגדות MIPI הוקמה בשנת 2003 על ידי מנהיגי התעשייה כדי לפתח ולעודד תקן פתוח לממשקים בתעשיות ניידות והושפעו מהנייד.

2.הכרת ממשק MIPI

ממשק באלקטרוניקה הוא גבול משותף דרך которого מעבירים מידע. יש מגוון רחב של ממשקים MIPI שונים, כולל MIPI-CSI2, MIPI D-PHY, MIPI C-PHY, MIPI M-PHY ו-MIPI I3C. לכל ממשק יש מטרה ספציפית ותכונות שונות במונחי מהירות נתons, צריכת אנרגיה ותהליך הפיזי של יישום.

• MIPI CSI (Camera Serial Interface): משמשים להתחברות של חיישני מצלמות למעבדים, מה שמאפשר העברה מהירה של נתונים של תמונות.
• MIPI DSI (Display Serial Interface): מחבר תצוגות למעבדים, ומבטיח תקשורת יעילת והפלט חזותי באיכות גבוהה.
• MIPI C-PHY ו-D-PHY: Schnittstellen für den Hochgeschwindigkeitsdatentransfer auf der physikalischen Ebene. C-PHY verwendet eine dreiphasige Codierung, während D-PHY eine differential-signaling-Methode einsetzt.

הממשקים הללו הם קריטיים בטלפונים חכמים, טבלטים ומכשירים ניידים אחרים, שבהם מרחב והיעול של צריכת אנרגיה הם חשובים ביותר.

2.1חקר פרוטוקול MIPI

mipi protocol  מגדירים את חוקי החלפת הנתונים. ה- mipi- פרוטוקול כולל:

• MIPI CSI-2 (mipi camera serial interface) : משתמש בשימוש נרחב מחבר MIPI עבור חיבור מצלמות, תומך בחיישני תמונה בדقة גבוהה וביישומי וידאו. הוא מבטיח צריכת אנרגיה נמוכה והעברה יעילת של נתונים.
• MIPI DSI-2 (ממשק תצוגה סדרתי MIPI) :מעוצב עבור Schnittstellen von Anzeigegeräten, es unterstützt High-Definition-Bildschirme und verbessert die visuelle Erfahrung mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite.

פרוטוקול MIPI מבטיח תאימות ויכולת עבודה הדדית בין מרכיבים שונים, מה שמאפשר תקשורת ופונקציונליות חלקה.

2.2תקנים של MIPI

תקנים הם חיוניים כדי להבטיח עקביות ו.borderWidth. תקני MIPI העיקריים כוללים:

• MIPI CSI-2: מגדיר את הממשק למצלמות, תומך עד לדרגת דקויות של 8K.
• MIPI DSI-2: מציין את הממשק לתצוגות, ומבטיח שיעורי טעינה גבוהים לצריכת אנרגיה נמוכה.
• MIPI I3C: ממשק חיישנים לדור הבא, המציע תכונות יעילות יותר ואפקטיביות אנרגטית בהשוואה ל-I2C.
• MIPI UniPro: סטנדרט רב-תכליתי לחיבור בין תת-מערכות שונות בתוך התקן.

האכיפה של תקן זה מבטיחה שמכשירים יוכלו לתקשר בצורה יעילה, מה שיגרום לשיפור בביצועים ובתperience של המשתמש.

2.3ארכיטקטורת MIPI

הארכיטקטורה של מערכות MIPI נוצרה כדי לתמוך בהעברת נתונים יעיל. מרכיבים עיקריים כוללים:

• בקרות: מנהלות את זרימת הנתונים בין המרכיבים.
• שכבות פיזיות (PHY): מבטיח העברת אות מסויימת.
• שכבות פרוטוקול: מנהלים את הכללים להחלפת נתונים.

הארכיטקטורה השכבתית הזו מאפשרת ביצועים גבוהים ותקשורת אמינה בין חלקים שונים של המכשיר.

3. איך עובד המצלמה MIPI?

היום, בעיקר כל התקני הסמארטפונים מותקנים עם מצלמות. אפילו המודלים הזולים ביותר של סמארטפונים כוללים מצלמות מובנות. בעידן הדיגיטלי של המדיה החברתית הזה, מצלמות ניידות הן חובה עבור כל סוגי משתמשי הניידים.

חיישני מצלמה שתומכים בפרוטוקול MIPI ידועים כמצלמות MIPI. מצלמות אלו נמצאות בדרך כלל בסמארטפונים, טבלטים, לפטופים ומכשירים ניידים אחרים.

מערכת ראייה מובנית למכשירים ניידים בדרך כלל כוללת את המרכיבים הבאים:

• מגש תמונות: המרכיב הזה כולל תقطור תמונות וכיצד היא מתדרגת לדיגיטלית.
• 借口MIPI: זהה זו מסלול למעשה פועל כגשר בין חיישן המצלמה ומעבד המארח. MIPI הוא מסלול שמגדיר את השכבות הפיזיות והפרוטוקול לשימוש בהעברת תמונות דיגיטליות.
• עדשה: מאחרון לחוץ: דרך העדשה האור החיצוני מעבד על ידי מסנן IR ואז ממוקד על פני השטח של חיישן כדי להפיק אות חשמלי מהאור העובר דרך העדשה; האות הוא לאחר מכן מתדרג על ידי A/D הפנימי.

לכן, המצלמה MIPI עובדת כך – תמונה נרשמת בעזרת חיישן התמונה, לאחר מכן התמונה מועברת לתחום הדיגיטלי, ולבסוף אות זה נשלח למעבד דרך ממשק MIPI. המעבד מאוחר יותר ממיר את התמונה הדיגיטלית של העצם ומציג אותה על המסך.

4.ההיסטוריה האבולוציונית של MIPI

4.1MIPI CSI-1

MIPI CSI-1 היה גרסה הראשונה של ארכיטקטורת ממשק MIPI שקבעה את הפרוטוקולים להתחברות בין המצלמה המובנית למעבד המארח.

Camera Serial Interface 1 (CSI-1)MIPI היה פרוטוקול תקשורת שמשתמש כדי להעביר אותות חיישני מצלמה לתוך פלטפורמת עיבוד מובנית במכשיר חישובי נייד ידני. פרוטוקול זה היה מבוסס על המפרט הפיזי והפרוטוקולי של ממשקים למצלמות שהוגדרו על ידי התאגד MIPI לעיצוב חיבורים בין חיישן מצלמה למעבד מובנה להעברת תמונות מהחיישן של המצלמה למעבד.

השכבה הפיזית והשכבה הפרוטוקולית של תקן MIPI CSI-1 קבעו את התכונות החשמליות והסיגנליות של השכבה הפיזית ואת מבנה הפרוטוקול והחבילות של שכבה זו, בהתאמה. היא גם שימשה להעברת נתונים של תמונה, נתונים של שליטה ומידע אחר בין המצלמה למעבד הראשי. MIPI CSI-1 השתמשה בשיטת סיגנל דיפרנציאלית והייתה מסוגלת לספק מהירויות העברה של נתונים של עד 1 ג'יגהביט לשנייה.

פרוטוקול MIPI CSI-1 הוא פרוטוקול ישן והוא הוחלף על ידי יורשיו המתקדמים יותר כמו CSI-2 ו-CSI-3. אף שהוא כמעט נעלם, ממשק CSI-1 עדיין נראה במערכות ישנות מסוימות.

4.2MIPI CSI-2

MIPI CSI-2 היא הדור השני של מסלולי MIPI CSI, הידוע גם בשם Camera Serial Interface. דומה לפרוטוקול CSI-1, MIPI CSI-2 גם הוא נבנה על בסיס מסגרת MIPI Alliance וכולל את השכבות הפיזיות והפרוטוקול להובלת נתוני תמונה במערכות חזית תקועות.

ברגע זה, mipi csi 2 מסלול זה נחשב לפתרון העיקרי למחברות מצלמה-מעבד בטלפונים חכמים וטבלטים. כפי שצוין קודם לכן, MIPI CSI-2 נתמך בצורה רחבה על ידי חיישני מצלמות ומעבדים תקועים. פרוטוקול CSI-2 מספק תכונות פונקציונליות טובות יותר ותכונות נוספות בהשוואה לפרוטוקול CSI-1 המקורי. mipi csi 2 הוא תקן ממשק נוסף שפותח למטרה של מספקת שיעורי העברה גבוהים על גבי הקישור הסדרתי הנפוץ יותר ומשתמש בסיגנלי הפרש באופן דומה ל mipi csi 1תוך כדי הצגת שיעורי נתונים של עד 3.5 ג'יגהביט לשנייה.

הגרסה הראשונה של MIPI csi2 פורסם ב-2005 והכיל את השכבות הבאות של פרוטוקול:

• שכבה פיזית
• שכבה של איחוד נתיבים
• שכבה פרוטוקולית ברמה נמוכה
• שכבת המרה מפיקסל לבייט
• שכבת אפליקציה

בשנת 2017 נדפסה הגרסה השנייה של MIPI CSI-2. גירסה זו כללה תחומים צבעוניים RAW-16 ו-RAW-20, 32 ערוצים וירטואליים, ו-LRTE (יעילות תחבורה והפחתה בזמן חסום נמוך). גרסה שלישית של csi2 פרוטוקול שפורסם ב-2019 כולל את עומק הצבע RAW-24 ב-CSI-2.

החלק העיקרי כולל את תקן MIPI CSI-2, ו-CSI-2E ו-CSI-2E נחשבים להרחבות של MIPI CSI-2. ההרחבות הללו שימושיות בהינתן תמיכה נוספת עבור שיעורי נתונים גבוהים יותר, כבלים ארוכים יותר, בקרת שגיאות משופרת וכו'.

כיוון ש-MIPI CSI-2 בשימוש נרחב ויש לו תחום יעילות גבוה, MIPI CSI-2 מתאים למכוניות אוטונומיות, דроונים, ערים חכמות מחוברות, צילום ביולוגי, ורובוטיקה.

5.יתרונות של שימוש]interface ב-mipi כמערכת חיבור לקמירות

ה-kamera בusb וה-kamera ב-mipi הם שני סוגי חיישני קמירות שמשתמשים בהם בצורה רחבה כיום במכשירי טלפון נייד ובמערכות חזיה מובנות

יש מספר סיבות להשתמש בקמירות MIPI עבור מכשירים ניידים ומערכות ראייה מובנות במקום קמירות USB:

• המערכת האيكולוגית: התאגדות MIPI מחזיקה בקהילה חיה של חיישני תמונה, עדשות ורכיבים אחרים ש المتوافقים והמתאימים בצורה הטובה ביותר לצלמום MIPI, מה שמאפשר פיתוח קל של מערכות מבוססות על צלמומי MIPI.
• גודל וצורת גוף: קמירות MIPI קטנות יותר ומורכבות פחות מקמירות USB, מה שמתאים יותר לאינטגרציה במכשירים קטנים וצריכים.
• מגוון: מגוון:  camera mipi הם מתאימים לטיפוסים רבים של מעבדים וחיישני תמונה, בניגוד לצלמומי USB.
• קצב נתונים: ה camera mipi יכולים להזרים את נתוני התמונה בקצב נתונים הרבה גבוה יותר מאשר צלמומי USB, ולכן יהיו שימושיים עבור יישומים עם תדמית ברזולוציה גבוהה וקצב קדמים גבוה.
• הצריכה של אנרגיה:  csi camera הם מאוד יעילים אנרגטית, לכן הם יכולים לשמש במכשירים ניידים או במכשירים שעובדים על סוללות.

6.הטרנדים העתידיים בטכנולוגיית MIPI

העתיד של MIPI הטכנולוגיה מבטיחה, עם מגמות כולל:

• השתלבות AI: שיפור היכולות של המכשירים באמצעות חכמת מלאכותית לשיפור הפונקציונליות.
• Schnitzer פלטפורמות עם תרמיות גבוהות יותר: תמיכה בסידור וידאו ב-8K ומעלה.
• יעילות אנרגטית גבוהה יותר: ירידה בשימוש בכוח עבור חיי סוללה ארוכים יותר.

ההתקדמותים הללו ימשיכו להניע את חדשנות בתעשיית האלקטרוניקה.

א בכל מקרה ,טכנולוגיה הטכנולוגיה MIPI מהפיכה את החיבור בתוך מכשירי אלקטרוניקה, מספקת העברה יעילה של נתונים במהירויות גבוהות תוך שמירה על יעילות אנרגטית. הבנת ממשקים, פרוטוקולים וסטנדרטים של MIPI היא חיונית לכל מי שמתעסק בפיתוח אלקטרוניקה מודרנית. עם התפתחות הטכנולוגיה, MIPI תישאר בראש, תדוף אפשרויות חדשות לשיפור בביצועי המכשירים.

שאלות נפוצות:

מה ההבדל בין MIPI C-PHY ל-D-PHY?

MIPI C-PHY משתמשת במערכת קידוד של שלושה פאזה כדי לשלוח נתונים, מציעה רוחב פס גבוה יותר עם מספר פינים פחות. MIPI D-PHY משתמשת בסיגנלינג דיפרנציאלי, שהוא פשוט יותר אך עשוי לדרוש מספר גדול יותר של פינים עבור מהירויות נתונים גבוהות.

איך ליישם ממשקים MIPI בעיצובים חדשים?

האכלה של ממשקים MIPI כוללת את בחירת המגבלות MIPI המתאימות, אינטגרציה של רכיבים תאומים ובטיחות התאמה למגבלות MIPI עבור ביצועים מיטביים והדדיות.