Lexikon der Bildverarbeitung: MIPI CSI-2
Das MIPI Camera Serial Interface 2 (MIPI CSI-2) ist eine Kameraschnittstelle, die im Embedded-Bereich eingesetzt wird. Im Gegensatz zu industrietypischen Schnittstellen, die aus industriellen Standards für kabelgebundene Datenübertragung hervorgegangen sind, wurde sie für mobile Systeme zur Übertragung von Bilddaten entwickelt.
Da MIPI CSI-2 für mobile Systeme zur Übertragung von Bilddaten entwickelt wurde, sind hohe Bandbreite, niedriger Energieverbrauch und geringe elektromagnetische Beeinflussung wichtig. (Bild: Evotron GmbH & Co. KG)
Treibende Kraft ist die Mobile Industry Processor Interface Alliance, ein 2003 gegründeter Unternehmensverband, dem heute über 300 Unternehmen angehören. Ziel ist es, Hard- und Software-Interfaces von Chipsets und Peripherie zu entwickeln, zu harmonisieren, zu standardisieren und für Anwender einfach zu gestalten. Da immer mehr CMOS-Sensoren eine MIPI-Schnittstelle besitzen und auch die Makerszene zunehmend Prozessorboards damit ausrüstet, verbreitet sich die Schnittstelle in der Embedded-Welt zunehmend und damit auch bei Embedded Vision Systemen. MIPI CSI-2 verfügt über drei Schichten: Transportlayer, Anwendungslayer und physikalischen Bit-Übertragungslayer. Der Standard beschränkt sich auf das Protokoll der Datenübertragung, nicht auf die Stecker. Zur Verbindung von Kameramodul und Embedded Board wird meist ein Flachbandkabel mit max. 400mm Länge und folgenden Leitungen genutzt:
- • 2x universelle I/Os für die Kamerasteuerung über I²C
- • 1x Clock
- • 4x Image Data-Lanes
- • 2x freie I/Os z.B. (externe Triggerung)
- • 1x externe Spannungsversorgung
Der Vorteil von MIPI ist die hohe Bilddatenübertragungsrate von bis zu 6Gbit/s bei Nutzung von wahlweise bis zu vier Lanes, was die Leistung einer USB3 Vision-Kamera übertrifft. Das CSI-2-Protokoll bindet bei der Bildübertragung weit weniger Rechenleistung als bei USB-Übertragung, da aktuelle Mulitcore-Prozessoren MIPI CSI-2 Ports bereits auf der CPU integriert haben. So werden Bilddaten direkt übertragen, ohne Umweg über das Bussystem. Im Unterschied zur der im Visionmarkt üblichen GenICam-Spezifikation fehlt ein standardisierter Software-Stack, eine standardisierte API und eine standardisierte Bilddatenschnittstelle. Ebenso sind im Standard keine Treiber-Stacks definiert. Sensoren oder Kamera müssen vom Entwickler für jeden neuen Bildsensor selbst angepasst werden. Derzeit beschreibt MIPI CSI-2 eine schlanke und kostengünstige Kameraschnittstelle, die aber nur mit deutlichem softwareseitigem Aufwand auskommt.
