机器视觉：嵌入式视觉系统中的接口

机器视觉：嵌入式视觉系统中的接口

    现在我们要构建一个自动割草机，割草机的空间定位需要通过相机扫描环境来获得，这个场景下传统的机器视觉系统满足不了，但嵌入式系统可以满足。为什么？因为割草机是用电池供电的，需要功耗低，体积小，价格低。
    那么，我们如何实现自动割草机呢？
    • 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。
    • 低成本
    为了保证低成本设计，SoC直接焊接在PCB上。
    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割草机里面，它节省空间，成本，低功耗。
    相机模块又如何连接主处理板？
    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。
    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
    带宽支持360MB/s，如果相机模块支持，那么集成性很好，驱动和SDK等都是基于LINUX/ARM嵌入式系统标准化的，在这样的系统中畅快运行。
    即插即用的特性让USB接口很容易集成到应用系统中。如果开发预算费用比较紧张，USB是比较好的选择。
    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。
    MIPI CSI-2

    是由Mobile Industry Processor Interface Alliance这个组织标准化的接口，CSI-2代表Camera Serial Interface 2nd Generation，是移动应用的通用接口，用于智能手机摄像模块和SoC的通信，几乎所有的SoC都提供了6个串行通道用于连接1到多个相机，每个通道的传输速度达到300MB/s，能够支持和高清相机，但传输线缆只支持30cm以内，同样需要相机的驱动已经在SoC中安装好了，否则需要自己开发驱动，成本不低。
    接口对比如下：

    

    在我们的割草机中，不需要额外的硬件，因此线缆长度不是重点，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。