ما هو MIPI ولماذا يهيمن على الرؤية المضمنة
MIPI (واجهة معالج صناعة الهاتف المحمول) عبارة عن مجموعة من مواصفات الواجهة التي تم تحديدها بواسطة MIPI Alliance، وهي منظمة عالمية تركز على الأجهزة المحمولة-المتأثرة بالهواتف المحمولة. اليوم، أصبح MIPI هو المعيار الفعلي لاتصالات الكاميرا وشاشات العرض في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وإنترنت الأشياء الصناعي والروبوتات والطائرات بدون طيار والأجهزة القابلة للارتداء وأنظمة السيارات.
ومن مواصفاته الكثيرةMIPI CSI-2(Camera Serial Interface 2) هي الأكثر استخدامًا لحلول الكاميرا المدمجة. وهو بمثابة رابط عالي السرعة- بين مستشعرات/كاميرات الصور والمعالجات المضيفة، حيث يدعم-الدقة العالية، و-معدل الإطارات-العالي، والتقاط الصور الثابتة- بأقل قدر من الطاقة والمساحة.
المزايا الرئيسية لـ MIPI CSI-2
- استهلاك منخفض جدًا للطاقة-، مثالي للأجهزة المتطورة التي تعمل بالبطارية-والأجهزة صغيرة الحجم
- إنتاجية عالية للبيانات للفيديو بدقة 2K/4K والتصوير عالي الدقة-.
- عدد دبابيس وأسلاك مدمجة، مما يبسط التصميم الميكانيكي وثنائي الفينيل متعدد الكلور
- نظام بيئي ناضج ودعم واسع النطاق للرقائق
الميزات التقنية الأساسية لـ MIPI CSI-2
من منظور تصميم الأجهزة والنظام، يوفر MIPI CSI-2 أداءً محددًا جيدًا وقابلية للتوسع:
- معدلات بيانات لكل حارة تصل إلى1.5 جيجابت في الثانيةفي وضع السرعة العالية-.
- تكوين المسار القابل للتوسع: عادةً مساران للبيانات + 1 مسار الساعة، أو 4 ممرات بيانات + 1 مسار الساعة
- قناة تحكم تعتمد على I²C- لتكوين المستشعر والتعرض وتوازن اللون الأبيض والكسب
- زمن استجابة منخفض من الاتصال التسلسلي المباشر -عالي السرعة
- دعم أصلي لتنسيقات RAW وRGB وYUV وJPEG وغيرها من التنسيقات الصناعية
هذه الخصائص تجعل MIPI CSI-2 أكثر ملاءمة لتطبيقات الرؤية الاحترافية من كاميرات USB أو Ethernet العامة، خاصة عندما يكون زمن الوصول والطاقة والحجم مهمًا.
متطلبات تكامل MIPI على الأنظمة المدمجة
على عكس كاميرات USB (التي تستخدم برامج تشغيل UVC القياسية) أو كاميرات IP (التي تستخدم RTSP وبروتوكولات الشبكة)، تتطلب مستشعرات وكاميرات MIPIبرامج تشغيل مخصصة-ومخصصة لأجهزة الاستشعارلالتقاط الفيديو ودفقه والتحكم فيه.
في الأنظمة المضمنة المستندة إلى نظام التشغيل Linux مثل SCAILX، يعتمد تكامل كاميرا MIPI علىفيديو4لينكس (V4L2)إطار العمل-نظام kernel الفرعي القياسي لأجهزة الصوت والفيديو. في حين أن V4L2 يوفر واجهة برمجة تطبيقات مشتركة، فإن MIPI لا يقدم حجمًا واحدًا-مقاسًا-يناسب-جميع برامج التشغيل؛ يحتاج كل مستشعر إلى برنامج تشغيل مخصص للقيام بما يلي:
- تلقي حزم بيانات MIPI عالية السرعة-وتحليلها
- تحويل الحزم إلى إطارات فيديو قابلة للاستخدام
- إدارة التخزين المؤقت للإطار والذاكرة
- توصيل إشارات التحكم عبر I²C
من ناحية الأجهزة، يتطلب التكامل ما يلي:
- منفذ MIPI CSI-2 أصلي على المعالج المضيف
- الكابلات المرنة المحمية، تقتصر عادةً على<40 cmلسلامة الإشارة
- رسم خرائط دقيقة للمسارات والتوقيت والمطابقة الكهربائية بين المستشعر والمعالج
أجهزة استشعار RAW مقابل الكاميرات المعتمدة على مزود خدمة الإنترنت-: خيارات التكامل العملية
الفرق الرئيسي في تصميم كاميرا MIPI هو ما إذا كان المستشعر سيخرج أم لابيانات خامأو معالجة بيانات الصورة عبرISP (معالج إشارة الصورة).
توفر مستشعرات إخراج RAW بيانات بيكسل نقية لنمط Bayer-، والتي لا يمكن فك تشفيرها مباشرة بواسطة V4L2. إنها تتطلب مزود خدمة إنترنت لإجراء إزالة الصور وتقليل الضوضاء والتوضيح والتعرض التلقائي وتوازن اللون الأبيض. يمكن أن يكون مزود خدمة الإنترنت هذا:
- مدمج في وحدة الكاميرا (مزود خدمة الإنترنت للأجهزة)
- يتم تنفيذه في البرنامج أو تضمينه في المعالج المضيف
على النقيض من ذلك، تعمل المستشعرات المزودة بمزود خدمة الإنترنت - المدمج (مثل OmniVision OV5640-AF) أو النماذج التي تدعم V4L2 الأصلي (مثل OmniVision OS08A20) على تبسيط عملية التكامل بشكل كبير - وغالبًا ما تتطلب فقط برنامج تشغيل V4L2 قياسي.
في المشروعات الحقيقية، يتطلب كلا المسارين ضبطًا دقيقًا من مزود خدمة الإنترنت وتطوير برنامج التشغيل لتحقيق مخرجات مستقرة وعالية الجودة-.
منصة SCAILX: الدعم الأصلي لكاميرات MIPI
تستفيد منصة SCAILX edge AI من معالج NXP i.MX 8M Plus، الذي يتميز بوجود ثنائيمنافذ MIPI CSI-2 ذات 4 حارات، إلى جانب I²C والطاقة وGPIO المخصصة للتحكم في الكاميرا. يتيح أساس الأجهزة هذا تكامل MIPI موثوقًا وعالي الأداء-.
أنواع الكاميرات المدعومة على SCAILX
1. كاميرا اللوحة SCAILX-2GS234-xY
استنادًا إلى مستشعر الغالق العالمي Onsemi AR0234 المزود بمزود خدمة الإنترنت (ISP) المدمج وبرنامج التشغيل V4L2 المخصص لـ SCAILX، وهو مثالي لالتقاط الحركة بسرعة عالية- والفحص الصناعي.
2. كاميرا سوني FCB-EV9500M ذات التكبير/التصغير
إخراج MIPI مباشر لتطبيقات PTZ والتكبير/التصغير الاحترافية
3. دعم محول LVDS-إلى-MIPIتتيح لوحة التوسعة الاختيارية التوافق مع كاميرات التكبير/التصغير بمخرج LVDS من Videology وSony وTamron وغيرها من العلامات التجارية الصناعية، مما يؤدي إلى توسيع نطاق اختيار الكاميرا بشكل كبير.
خاتمة
MIPI CSI-2 هي الواجهة المثالية لأنظمة رؤية الحافة الاحترافية، وموازنة السرعة والطاقة والحجم ووقت الاستجابة. توفر منافذ MIPI المزدوجة الأصلية لمنصة SCAILX AI ومعالجة i.MX 8M Plus وتصميم الأجهزة المعياري أساسًا قويًا لدمج مستشعرات الغالق العالمية وكاميرات التكبير/التصغير والوحدات الصناعية المخصصة.
يعتمد التكامل الناجح لـ MIPI على ثلاث ركائز:
- تصميم دقيق لممر الأجهزة والتوقيت
- تطوير مستقر ومحدد لبرنامج تشغيل V4L2 خاص بالمستشعر
- ضبط مزود خدمة الإنترنت (ISP) المناسب لجودة الصورة
ومع تطبيق هذه العناصر، تقدم SCAILX مدخلات رؤية موثوقة وعالية الأداء- لاستدلال الذكاء الاصطناعي عبر تطبيقات الأتمتة الصناعية والروبوتات وتجارة التجزئة والمدن الذكية.
