嵌入式视觉在人工智能(AI)、物联网(IoT)和其他基于新兴技术的应用中迅速得到重视。因此，越来越多的公司正在寻求经济高效地将成像功能集成到他们的产品中。对于许多这样的产品和应用，移动工业处理器接口(MIPI)是最流行的和最方便的方式来连接相机与主机处理器。
在这篇博客中，我们试图了解更多关于MIPI接口以及MIPI摄像机的工作原理。
在我们开始讨论MIPI接口的优点以及MIPI摄像机的工作原理之前，让我们先谈谈接口是如何随着时间的推移而发展的历史。
CSI-1是最初的标准MIPI接口架构，它定义了相机和主机处理器之间的接口。
发布于2005年的MIPI CSI-2的第一版带有一个划分为层的协议，例如:
物理层
车道合并层
低级协议层
像素到字节转换层
应用程序层
2017年晚些时候，MIPI CSI-2的第二个版本发布了，同时支持RAW-16和RAW-20颜色深度。此外，它可以将虚拟通道从4个增加到32个，并降低延迟减少和传输效率(LRTE)。
MIPI CSI-2的第三个版本于2019年发布，并支持RAW-24色深。
MIPI CSI-3于2012年首次发布，下一个版本于2014年发布。它为摄像机和主机之间的图像和视频传输提供了一种高速和双向的协议。
在这三种类型中，MIPI CSI-2是在自动驾驶、无人机、智慧城市、医学成像、计算机视觉等移动和远程应用中最常用的接口。
我们了解了MIPI接口多年来的发展。现在，让我们试着更详细地理解MIPI CSI-2接口。
MIPI CSI-2通常用于嵌入式视觉系统，是一种连接图像传感器和嵌入式板的摄像头接口，用于控制和处理图像数据。这有助于传感器和嵌入式板一起作为一个摄像系统来捕捉图像。下图是使用MIPI CSI-2接口连接到图像传感器的嵌入式摄像板。
MIPI相机通过确保更好的分辨率和帧率，比老式的并行接口相机模块(也就是数字视频端口(DVP)接口)提供更高的性能。
今天，许多工程师更喜欢MIPI CSI-2相机而不是USB相机。虽然这两种摄像头都有各自的优点和缺点，但让我们看看MIPI摄像头相对于USB的一些主要优势。
理论上，USB接口的最大带宽为5gb / s。实际上，你可以达到每秒3.6千兆比特的带宽。
这限制了许多应用程序中使用的视觉系统为各种处理和分析目的快速传输图像数据的能力。这就是CSI-2更有帮助的地方。它提供的最大带宽为每秒6千兆比特，可达到的带宽约为每秒5千兆比特)。与USB中的通用接口相比，CSI-2还使该过程更高效、更快。
下图为MIPI CSI-2接口支持的最大带宽。
MIPI CSI-2支持高性能应用和高分辨率成像。它可以无缝传输1080p、4K和8K格式的图像和视频。它适用于单摄像头和多摄像头的实现。MIPI CSI-2还允许跨多个应用程序实现更大的机器感知能力。
如果您想进一步了解MIPI相机与USB相机的比较，请查看MIPI相机与USB相机的详细比较。GMSL也是MIPI的替代方案，通常用于需要将图像和视频数据传输到3米以上距离的应用程序。要了解GMSL相机与MIPI相机的不同之处，请访问GMSL相机而不是MIPI相机。
以下是MIPI CSI-2接口的关键性能亮点。
其RAW-16或24色深可提高高动态范围(HDR)和信噪比(SNR)，为自动驾驶汽车配备先进的视觉能力。
它具有使用多达32个虚拟通道的能力，可容纳具有多种数据类型的图像传感器。该系统支持高级驾驶辅助系统(ADAS)的多曝光和多范围传感器融合。
延迟减少和传输效率(LRTE)促进实时感知和优化传输，以减少电线数量和功耗。
差分脉冲编码调制(DPCM)压缩可降低带宽，同时为视觉应用提供无压缩伪影的信噪比图像。
一般来说，MIPI摄像机是高科技OEM嵌入式视觉系统的理想选择。
现在让我们看看MIPI CSI-2摄像机在视觉系统中的工作原理。
通常，视觉系统中的超紧凑板支持MIPI CSI-2，并与各种智能传感器解决方案一起工作。此外，它与许多不同的CPU板兼容。
MIPI CSI-2支持MIPI D-PHY物理层与应用处理器或系统芯片(SoC)通信。它可以在两个物理层中的任意一个上实现:MIPI C-PHY℠v2.0或MIPI D-PHY℠v2.5。因此，它的性能是可扩展的。
看看下面的图片，以更好地了解MIPI CSI-2相机的工作:
在MIPI摄像机中，摄像机传感器捕获图像并将图像传输到CSI-2主机。当图像被传输时，它作为单独的帧被放置在存储器中。每个帧通过虚拟通道传输。然后，每个通道被分割成线路，每次传输一条。因此，它允许从同一个图像传感器传输完整的图像-但有多个像素流。
MIPI CSI-2使用数据包进行通信，包括数据格式和错误纠正码(ECC)功能。单个数据包通过D-PHY层，然后分成所需的数据通道。D-PHY工作在高速模式下，通过通道将数据包传输到接收器。
然后，在CSI-2接收机上安装D-PHY物理层，对数据包进行提取和解码。通过高效低成本的实现，该过程从CSI-2设备到主机逐帧重复。
MIPI CSI-2接口使集成变得更容易和面向未来。MIPI相机模块可以与处理器接口，如NXP i.MX8, i.MX7, i.MX6, NVIDIA的Jetson Nano™，Jetson Xavier™NX, Jetson AGX Xavier™，Jetson™TX2和Jetson™TX2 NX，以及其他基于Linux/Windows/ android的系统。
