Kā integrēt kameru moduļus iegultās sistēmās?

Ievads

Pievienojot akameras modulisiegultai sistēmai tiek atvērta mašīnredze, drošība, robotika un IoT. Atšķirībā no galddatora, kurā vienkārši pievienojat USB tīmekļa kameru, iegultai integrācijai ir rūpīgi jāpārdomā interfeiss, draiveri, jauda un izmērs. Šajā rakstā ir aprakstītas praktiskas darbības, lai integrētu dažādu veidu kameras — no amazs kameras modulisar MIPI CSI-2, uz aCMOS kameras modulisar USB, un pat kā aUART infrasarkano staru sensora modulisvar strādāt kopā ar kameru.

1. darbība: izvēlieties pareizo kameras moduli
Vispirms izvēlieties asensoru kameras moduliskas atbilst jūsu iegultās sistēmas ierobežojumiem.

• Interfeiss– Izplatītas opcijas: MIPI CSI-2 (mazs latentums, maza jauda, ​​tieši uz procesoru), USB (UVC, plug-and-play, garāki kabeļi) vai paralēlais (vairāk kontaktu, vecāki). Lielākajai daļai iegulto sistēmu vislabākais ir MIPI.
• Izšķirtspēja– daudziem uzdevumiem pietiek ar 720p vai 1080p; 4K ir nepieciešams jaudīgs procesors.
• Fiziskais izmērs – A mazs kameras modulis(piem., 8 mm × 8 mm) der kompaktām ierīcēm. Nelielām telpām pastāv COB plates līmeņa moduļi.
• Jutīgums– Vāja apgaismojuma vai infrasarkanā starojuma gadījumā izvēlieties aCMOS kameras modulisar aizmugurē apgaismotiem (BSI) pikseļiem.

Piezīme: AUART infrasarkano staru sensora modulisnav kamera. Tas izvada attāluma vai klātbūtnes datus, izmantojot UART. Varat to pievienot, lai noteiktu kustību un aktivizētu kameru.

2. darbība. Izprotiet aparatūras interfeisu

• MIPI CSI-2– Lielākajai daļai iegulto procesoru (Raspberry Pi, i.MX, STM32MP, Jetson) ir īpašs CSI savienotājs. Jums ir nepieciešams lentes kabelis un atbilstošs savienotājs. TheRaspberry kameras modulis 2ir klasisks piemērs – tas tiek pievienots tieši Pi CSI portam.
• USB– Ja jūsu procesoram ir USB resursdators (piemēram, Raspberry Pi, BeagleBone), varat izmantot USB kameras moduli. Linux kodola UVC draiveris to apstrādā automātiski.
• Paralēli / DVP– Vecāki vai mazjaudas MCU (piemēram, daži STM32F4) izmanto paralēlo interfeisu. Tas prasa daudzas GPIO tapas un rūpīgu laiku.
• UART infrasarkano staru sensora modulis– Pievienojiet to procesora UART (TX/RX). Lasiet tā sērijas datus, lai iegūtu attāluma vai klātbūtnes vērtības.

3. darbība: sagatavojiet OS un draiverus

• Linux– MIPI kamerām iespējojiet pareizo ierīces koka pārklājumu (piemēram, Raspberry Pi: dtoverlay=imx219). USB kameras izmanto iebūvēto uvcvideo draiveri. Lai uzņemtu, izmantojiet Video4Linux (V4L2). Komanda: v4l2-ctl --list-devices.
• Android- MIPI kameras tiek atbalstītas, izmantojot kameras HAL. Pārdevēju BSP ir iekļauti draiveri.
• RTOS (FreeRTOS, Zephyr)– Jums var būt nepieciešams uzrakstīt draiveri. Vienkāršākas paralēlās kameras ir vienkāršākas.
• Par aUART infrasarkano staru sensora modulis, vienkārši izlasiet rakstzīmes no sērijas ierīces un parsējiet tās.

4. darbība: fiziskā integrācija

• Montāža– Nostiprinietmazs kameras modulisar skrūvēm vai līmi. Izlīdziniet objektīvu ar jebkuru logu.
• Kabeļi– MIPI lentes ir trauslas; turiet tos īsus un izvairieties no asiem līkumiem. USB kabeļi var būt garāki, taču tiem ir nepieciešams noņemt spriedzi.
• Jauda– Pārbaudiet kameras spriegumu (parasti 3,3 V vai 5 V). Dažiem moduļiem ir nepieciešami vairāki materiāli. ACMOS kameras modulisar iebūvētu regulatoru var būt nepieciešams tikai 3,3 V.
• EMI– MIPI signāli var izraisīt traucējumus. Izmantojiet ekranētus kabeļus un zemējuma plaknes.

5. darbība: ierakstiet programmatūru, lai piekļūtu kamerai

• Izmantojot V4L2 (Linux)– Atveriet /dev/videoX, iestatiet formātu (piemēram, V4L2_PIX_FMT_YUYV vai MJPEG), pieprasiet buferus un sāciet straumēšanu. Daudzi izmanto libcamera vai GStreamer.
• Raspberry Pi ar Raspberry kameras moduli 2– Izmantojiet libcamera{0}}jpeg, lai uzņemtu nekustīgu attēlu:
• libcamera-jpeg -o test.jpg
• USB kamera ar Python– OpenCV var piekļūt jebkurai UVC kamerai: vāciņš=cv2.VideoCapture(0)
• UART infrasarkanā sensora moduļa lasīšana– Atveriet seriālo portu (piemēram, /dev/ttyS0) ar pareizo datu pārraides ātrumu un nolasiet datu kadrus.

6. darbība. Optimizējiet iegultajiem ierobežojumiem

Samaziniet kadru ātrumu (piemēram, 5–15 kadri sekundē), lai taupītu centrālo procesoru un jaudu.

Zemāka izšķirtspēja – pilna HD bieži vien ir pārspīlēta; izmantojiet mazāku ROI.

Izmantot interesējošo reģionu (ROI) — nolasīt tikai daļu no sensora.

Sprūda ar citu sensoru – aUART infrasarkano staru sensora modulisvar pamodināt kameru tikai tad, kad tiek noteikta kustība.

7. darbība. Atkļūdojiet bieži sastopamās problēmas

• Nav /dev/videoX– Pārbaudiet dmesg|grep video. MIPI gadījumā pārbaudiet ierīces koka pārklājumu.
• Zaļš/rozā attēls– Nav iestatīts nepareizs krāsu formāts vai baltā balanss.
• Mirgošana– Pielāgojiet ekspozīciju vai automātisko pastiprinājuma kontroli.
• Augsts CPU– Izmantojiet aparatūras kodējumu (H.264) vai zemāku izšķirtspēju.

Piemērs: Raspberry Pi + Raspberry kameras modulis 2 + UART infrasarkanais sensors

Pievienojiet kameru CSI portam.

Pievienojiet UART infrasarkano staru attāluma sensoru GPIO UART tapām.

Uzrakstiet Python skriptu, kas nolasa sensoru. Kad attālums ir zem sliekšņa, uzņemiet JPEG attēlu no kameras.

Tas veido vienkāršu ar kustību iedarbinātu kameru.

Secinājums

Integrējot akameras modulisiegultā sistēma prasa izvēlēties pareizosensoru kameras modulis(interfeiss, izmērs, izšķirtspēja), pareizi pievienojot to (MIPI vai USB), konfigurējot OS/draiveri un rakstot efektīvu uztveršanas programmatūru. Amazs kameras modulisir lieliski piemērots kompaktiem dizainiem. ACMOS kameras modulispiedāvā modernu mazjaudas veiktspēju. TheRaspberry kameras modulis 2ir vienkārša prototipa izvēle. Pievienojot aUART infrasarkano staru sensora modulisnodrošina viedo modināšanu vai datu saplūšanu. Rūpīgi plānojot, jūs varat pievienot uzticamu redzi jebkurai iegultai ierīcei.

Sazinieties ar Sirsnīgu pasūtījumukameras modulisintegrācijas atbalsts.