Die klassischen Grenzen zwischen Consumer-Produkten und professionellen oder industriellen Lösungen verschwimmen zunehmend und Technologien aus dem Consumer-Markt finden Einzug in die Industrie. Das MIPI CSI-2 Interface ist ein Paradebeispiel für diese Entwicklung: Ursprünglich wurde die Definition für Kamera-Prozessor-Schnittstellen für mobile Geräte wie Tabletts und Smartphones konzipiert. Die leistungsstarken und energieeffizienten Prozessoren – ebenso wie die ultrakompakten Kameras und Konnektoren – bieten optimale Voraussetzungen für die einfache Integration, auch in mobile Anwendungen und batteriebetriebene Geräte. Diese Eigenschaften sind auch in professionellen Serienprodukten und in der Industrie gefragt, allen voran für mobile Arbeitsmaschinen, smarte Handgeräte und autarke Transportroboter. Das Ergebnis: Die MIPI-Schnittstelle hat sich auch in der Industrie fest etabliert.
MIPI für industrielle Anforderungen
Eine Herausforderung für MIPI in der Industrie waren in der Vergangenheit die höheren Anforderungen an Qualität, Langlebigkeit und Langzeitverfügbarkeit der Komponenten. Viele Prozessorhersteller wie AMD Xilinx, Nvidia, NXP oder Qualcomm bieten ihre Prozessorboards dafür in unterschiedlichen Qualitätsstufen an. Was Kameras betrifft, hat VC schon früh den Bedarf und das Potenzial für entsprechende MIPI-Kameramodule erkannt. Vor fünf Jahren sind daraus die ersten VC MIPI Kameras entstanden, die speziell für den Einsatz in professionellen Anwendungen in Deutschland entwickelt und gefertigt werden. Heute gehören zum VC MIPI Portfolio über 30 Bildsensoren mit einer Auflösung von 0,5 bis über 20MP, mit Global Shutter, Global Reset- und Rolling Shutter. Sie erfüllen einerseits höchste Ansprüche an Bildqualität und Aufnahmegeschwindigkeit, Robustheit, EMV-Verträglichkeit und eine geringe Hitzeentwicklung, verfügen andererseits aber auch über ein kostenoptimiertes Design und gesicherte Langzeitverfügbarkeit. Die MIPI Module bewähren sich in zahlreichen Anwendungen weltweit und wurden u.a. für die Integration in Satelliten sowie den dauerhaften Einsatz im All zertifiziert.
Die Kameras gibt es auch mit High-End-Sensoren, die nativ kein MIPI-Interface unterstützten. Dazu hat VC einen MIPI-Konverter entwickelt, der direkt in das Design der Module integriert ist. Außerdem entwickelt VC auf Wunsch auch Module mit speziellen Bildsensoren im Kundenauftrag. Beide Technologien ermöglichen, dass z.B. Entwickler von medizinischen Geräten oder anderen komplexen Anwendungen bei einer Neuentwicklung ihr optisches Setup beibehalten können, auf Seite der Elektronik aber von den MIPI CSI-2 Vorteilen profitieren. Das reduziert den Aufwand für die Entwicklung und ermöglicht das Design autarker Geräte, die dank Embedded Vision und dem perfekten Zusammenspiel von Kameras und Prozessoren ohne externe PCs oder Recheneinheiten auskommen.
Vom Interface zum Ecosystem
Ein breites Sortiment an industrietauglichen und langzeitverfügbaren MIPI-Kameras ist die Basis für erfolgreiche Embedded Vision Integrationen. Zusammen mit der großen Auswahl an Prozessorboards mit MIPI CSI-2 Interface gibt das Entwicklern die notwendige Flexibilität für die Integration von Bilderfassung und Datenverarbeitung in ihre Projekte. Gleichzeitig hat VC rund um diese Kernkomponenten ein Ecosystem geschaffen, das Entwicklung und Integration der Technologie einfacher, schneller und damit auch kostengünstiger macht. Zur Anbindung der Kameramodule an die Prozessoren sind FPC-Kabel mit unterschiedlicher Konfiguration passend zu den verschiedenen Pinbelegungen verfügbar, mit und ohne Triggereingang und Blitzausgang. Über spezielle Ser-Des-Adapter und Coax- oder Glasfaserkabel können Kabellängen von über 10m realisiert werden. Außerdem gibt es Objektivhalter, LED-Beleuchtungen und weitere Adapterboards, die den Aufbau von Prototypen erleichtern und als perfekt abgestimmte Komponenten in Serienprodukte integriert werden können.
MIPI-FPGA-Beschleuniger und Software
Neueste Ergänzung des VC MIPI Ecosystems ist der FPGA-Beschleuniger VC Power SoM. Der winzige Baustein wurde speziell für die Bilddaten-Vorverarbeitung entwickelt und wird wie ein Baustein in das Leiterplattendesign eingebunden, direkt in den MIPI-Datenstrom zwischen Kamera und Prozessor. Dort übernimmt er Farbraumkonvertierungen, Datenfusionen oder die Erkennung von Barcodes in Echtzeit, während die Haupt-CPU des Prozessorboards frei bleibt für die eigentliche Applikation. Dieses Auslagern der ressourcenintensiven Vorverarbeitung spart Zeit und Aufwand rund um die Signalaufbereitung und schafft Flexibilität bei der Wahl des Prozessorboards. Um Kunden zusätzlich bei der Entwicklung ihrer Embedded Vision Lösungen zu unterstützen, ist künftig auch die VC Lib für alle Kunden frei zugänglich. Die Softwarebibliothek für ARM Embedded Systeme umfasst hochoptimierte Funktionen für die Bildverarbeitung. Das markiert einmal mehr, wie umfangreich das VC MIPI Ecosystem heute ist – vom Kameramodul über umfassendes Zubehör für die schnelle Integration bis hin zur Endapplikation.
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