MIPIインターフェイスとは何ですか？どのように機能しますか？

組み込みビジョンシステムでは、画像データの効率的な伝送が最も重要です。 MIPIインターフェイスは、このプロセスで中心的な役割を果たします。スマートフォン、ドローン、カーカメラ、または産業用エッジデバイスで聞いたことがあるかもしれません。それで、MIPIインターフェイスとは何ですか？ MIPIカメラはどのように機能しますか？この記事では、MIPIテクノロジー、特にMIPI CSI -2標準の詳細な分析を提供し、のプロセス全体を掘り下げますMIPIカメラ画像キャプチャからデータ送信まで。

MIPIは、モバイル業界のプロセッサインターフェイスの略です。これは単一のインターフェイスではなく、MIPI Allianceによって開発された一連の仕様であり、モバイルおよび組み込みデバイスのプロセッサ、周辺機器、センサーに統一されたインターフェイス標準を提供します。 MIPI Allianceは、数百のテクノロジー企業で構成されるグローバルな共同組織です。 2003年に設立されたこの使命は、モバイルテクノロジーの影響を受けたモバイルデバイスとデバイスのコンポーネント統合を簡素化するために、ハードウェアおよびソフトウェアインターフェイスの仕様を定義および促進することです。これには、カメラ、ディスプレイ、CPU\/GPU、センサー、メモリ用のインターフェイスが含まれます。

what is mipi interface

相互接続標準化を達成します：さまざまなベンダーからコンポーネントをインターフェースするための一般的な方法を提供します。
市場までの時間を加速します：設計と統合プロセスを簡素化します。
コストの削減：コンポーネントの統合とシステムの複雑さを最適化します。
パフォーマンスの向上：高い帯域幅、低消費電力、および低電磁干渉（EMI）通信を確保します。

カメラの場合、最も関連性が高く広く採用されているMIPI仕様は、MIPI CSI -2（カメラシリアルインターフェイス-2）です。

CSI -1は、元のMIPI標準インターフェイスアーキテクチャであり、接続インターフェイスを定義します。カメラモジュールホストプロセッサ。

CSI -2は2005年に最初にリリースされ、次のような複数のプロトコル層が含まれています。

物理層
車線合併層
低レベルのプロトコル層
ピクセルからバイト変換層
アプリケーションレイヤー

2017年後半には、MIPI CSI -2の2番目のバージョンがリリースされ、RAW {-16とRAW -20の色深度をサポートしました。さらに、仮想チャネルの数を4から32に増やすことをサポートし、効果的にレイテンシを減らし、トランスミッション効率を向上させます（LRTE）。

MIPI CSI -2の3番目のバージョンは2019年にリリースされ、RAW -24色の深さをサポートしています。

MIPI CSI -3は2012年に最初にリリースされ、2014年に次のバージョンが続きました。カメラとホスト間の画像およびビデオ伝送のための高速双方向プロトコルを提供します。

これらの3つのタイプのうち、MIPI CSI -2は、自律運転、ドローン、コンピュータービジョンなどのモバイルおよびリモートアプリケーションで最も一般的に使用されるインターフェイスです。

高速シリアルデータ送信：CSI -2は、高速微分信号（D-PHYまたはC-PHY）を使用して、非常に高い帯域幅で画像データを送信します。これにより、送信に最適です高解像度および高フレームレート画像。
低消費電力：MIPIインターフェイス設計は、バッテリーを搭載したモバイルおよび組み込みデバイスにとって重要な低消費電力を優先します。
低ピンカウント：従来の並列インターフェイスと比較して、MIPI CSI {-2はピンを使用し、PCBサイズを削減し、コストを削減します。
パケットベースの通信：MIPI CSI -2は、各パケットがデータ形式とエラー修正コード（ECC）機能を含む通信にパケットを使用して、信頼できるデータ送信を確保します。
柔軟なチャネル構成：1、2、4、またはそれ以上のデータチャネル（レーン）をサポートし、帯域幅の要件に基づいて柔軟な構成を可能にします。

要約すると、MIPI CSI -2は、イメージセンサーを組み込みマザーボードに接続するカメラインターフェイスで、画像データの効率的で信頼できる制御と処理のために設計されています。

mipi camera module

理論的には、USBインターフェイスの最大帯域幅は1秒あたり5ギガビットです。ただし、実際の達成可能な帯域幅は1秒あたり約3.6ギガビットです。

これにより、ほとんどのアプリケーションでの視覚システムの能力が制限され、さまざまな処理および分析タスクの画像データをすばやく送信します。 CSI -2はこの問題に対処します。 6 GB\/sの最大帯域幅を提供し、実際に達成可能な帯域幅は約5 GB\/sです。標準のUSBインターフェイスと比較して、CSI -2により、より効率的かつ高速な処理が可能になります。

MIPI CSI -2は、高性能アプリケーションと高解像度イメージングをサポートしています。 1080p、4K、および8K形式で画像やビデオをシームレスに送信できます。シングルカメラとマルチカメラの両方の展開に適しています。 MIPI CSI -2は、複数のアプリケーションで強化されたマシン認識機能も提供します。

一般的に、視覚システムの開発ボードはMIPI CSI {-2をサポートし、他のスマートセンサーソリューションと組み合わせて使用できます。さらに、さまざまなCPUボードと互換性があります。

MIPI CSI {{0}}は、MIPI D-PHY物理層とアプリケーションプロセッサまたはシステムオンチップ（SOC）との間の通信をサポートします。 MIPI C-PHY℠V2.0またはMIPI D-PHY℠V2.5物理層のいずれかに実装できます。その結果、そのパフォーマンスによりチャネル拡張が可能になります。

MIPIカメラでは、カメラセンサーが画像をキャプチャし、CSI -2ホストに送信します。画像伝送中、画像は個々のフレームとしてメモリに保存されます。各フレームは仮想チャネルを介して送信されます。次に、各チャネルは複数の線に分割され、一度に1つのラインが送信されます。これにより、同じ画像センサーからの完全な画像伝送が可能になりますが、複数のピクセルストリームがあります。

MIPI CSI -2データ形式とエラー補正コード（ECC）機能を含むパケットを使用して通信します。単一のパケットはD-PHY層を通過し、必要な数のデータチャネルに分割されます。 D-PHYは高速モードで動作し、チャネルを介してパケットを受信機に送信します。

CSI -2レシーバーには、データパケットを抽出およびデコードするD-PHY物理レイヤーが装備されています。このプロセスは、CSI {-2デバイスから効率的かつ費用対効果の高い実装を通じてホストにフレームごとに繰り返されます。

MIPIインターフェイス、特にMIPI CSI -2は、画像センサーをプロセッサに接続する重要なブリッジとして機能します。効率的で低電力シリアルデータ送信により、最新の埋め込みビジョンシステムが複雑な視覚情報をキャプチャ、処理、解釈することができます。 MIPIインターフェイスとは何か、MIPIカメラがどのように機能するかを理解することで、モバイルおよび組み込みのイメージングテクノロジーを探索するための基盤が形成され、スマートフォンから自律車両までの幅広いアプリケーションに堅牢な視覚機能を提供します。

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