如何为您的嵌入式视觉项目选择合适的接口

本文转载自: 机器视觉微信公众号

如何集成嵌入式系统呢?

一个标准工业相机显然太大,太贵,功耗太高。一个板级相机是个好的选择,这种模块能保留了应用需要的部分。比如这种模块去掉了包装盒子,因为它可以直接集成到你所设计的系统里面,它节省空间,成本,低功耗。

如果你的系统要求体积小

我们可以用嵌入式处理平台,比如SoC,SoC是电脑的核心电子元件,它集成GPU来完成视觉任务,同时集成CPU,内部总线,接口等,都在一个芯片上。尽管SoC性能不如PC的处理器,不过它已经可以满足很多应用场景了。

如果你的系统要求低成本

为了保证低成本设计,SoC直接焊接在PCB上。

相机模块又如何连接主处理板?

嵌入式视觉的一大特点是它的多功能性。光学器件、图像传感器和接口有多种选择,以适应许多应用。今天,我们将解决您在构建嵌入式视觉系统时必须做出的最关键选择之一:选择合适的接口。

相机模块有不同的接口,一般会使用USB 2.0,USB 3.0,串行还是并行接口,MIPI CSI-2,它们都有各自的优劣势,下面详细介绍各自的优缺点。每个标准都有自己的价格和性能权衡。这里讨论几种常用的接口。

为嵌入式视觉选择接口

MIPI CSI-2

MIPI CSI-2(移动行业处理器接口)是使用最广泛的嵌入式视觉接口。它最初是为移动设备设计的,MIPI 相机工作组每两年更新一次。使用它的其他一些应用包括头戴式 VR 设备、物联网设备和 3D 面部识别安全系统。这是一项久经考验的技术,将继续存在。

MIPI 有四个图像数据通道,每个通道能够达到 1.5 Gb/s,加起来高达 6 Gb/s 的高带宽,使其比 USB 3.0 更快。这是一种高效、可靠的协议,可以处理 1080p 视频,并可用于 8K 及以上。它的低开销提供了更高的净图像带宽。

目前已经研发出第三代技术,即CSI-3。

CSI-2可以实现低功耗高性能的应用,它就是我们自动化割草机的最佳选择。

USB 2.0

一般在SoC中都能支持,也就是说只有少量的硬件需要USB转接器,缺点是带宽低只有40MB/s,在高速高分辨率的场景下就不支持。

USB 3.0

USB 是目前的亚军。USB 3.0 将极为常见的 USB 接口提升至 5 Gb/s。由于 USB 是即插即用的,因此具有此接口的嵌入式视觉设备通常可以即时更换,从而使损坏设备的更换变得容易。

选择 USB 3.0 可以让您省去嵌入式视觉接口的昂贵、冗长的开发时间(和成本)。但在狭小的空间中部署 USB 3.0 可能具有挑战性。USB 连接器相当大,标准的相当刚性的布线对于一些更紧凑的嵌入式视觉组件来说并不理想。

USB 2.0和USB 3.0有个共同点,都需要一个大的连接器和不太灵活的线缆,有可能会限制应用场景。并且,只有少量的SoC支持USB 3.0。

并行接口

相机模块通过基带线来和主板通信。这种模块需要有并行视频输入的SoC(很少见),它的最大线长支持是50cm。

串行接口

用于和FPGA 连接,如果嵌入式系统的核心已经是FPGA,那么就应该选择串行接口,这种相机模块也是通过基带线来和FPGA通信,有些模块支持1m。并行和串行接口有个共同点,需要相机的驱动已经在SoC中安装好了。

接口对比如下:

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