Kuidas integreerida kaameramooduleid manussüsteemidesse?

Sissejuhatus

Lisades akaamera moodulmanustatud süsteemile avab masinnägemise, turvalisuse, robootika ja asjade Interneti. Erinevalt lauaarvutist, kus ühendate lihtsalt USB-veebikaamera, vajab manustatud integreerimine liidese, draiverite, võimsuse ja suuruse üle hoolikalt läbimõtlemist. See artikkel tutvustab praktilisi samme erinevate kaameratüüpide integreerimiseks – alates aväike kaamera moodulMIPI CSI-2-ga kuni aCMOS-kaamera moodulUSB-ga ja isegi kuidas aUART infrapunaanduri moodulsaab töötada koos kaameraga.

1. samm: valige õige kaameramoodul
Esiteks vali asensorkaamera moodulmis sobib teie manustatud süsteemi piirangutega.

• Liides– Levinud valikud: MIPI CSI-2 (madal latentsusaeg, väike võimsus, otse protsessorile), USB (UVC, plug-and-play, pikemad kaablid) või paralleelne (rohkem kontakte, vanemad). Enamiku manussüsteemide jaoks on MIPI parim.
• Resolutsioon– 720p või 1080p piisab paljude ülesannete jaoks; 4K vajab võimsat protsessorit.
• Füüsiline suurus – A väike kaamera moodul(nt 8 mm × 8 mm) sobib kompaktsetele seadmetele. Väikeste ruumide jaoks on olemas COB-plaadi tasemel moodulid.
• Tundlikkus– Vähese valguse või infrapuna jaoks valige aCMOS-kaamera moodultagantvalgustatud (BSI) pikslitega.

Märkus: AUART infrapunaanduri moodulei ole kaamera. See väljastab kauguse või kohaloleku andmed UART-i kaudu. Saate selle lisada liikumise tuvastamiseks ja kaamera äratamiseks.

2. samm: riistvaraliidese mõistmine

• MIPI CSI-2– Enamikul manustatud protsessoritel (Raspberry Pi, i.MX, STM32MP, Jetson) on spetsiaalne CSI-pistik. Teil on vaja lintkaablit ja sobivat pistikut. Thevaarika kaamera moodul 2on klassikaline näide – see ühendatakse otse Pi CSI-porti.
• USB– Kui teie protsessoril on USB-host (nt Raspberry Pi, BeagleBone), saate kasutada USB-kaamera moodulit. Linuxi kerneli UVC-draiver käsitleb seda automaatselt.
• Paralleel / DVP– Vanemad või väikese võimsusega MCU-d (nagu mõned STM32F4) kasutavad paralleelliidest. See nõuab palju GPIO tihvte ja hoolikat ajastust.
• UART infrapunaanduri moodul– Ühendage see oma protsessori UART-iga (TX/RX). Kauguse või kohaloleku väärtuste saamiseks lugege selle jadaandmeid.

3. samm: valmistage ette OS ja draiverid

• Linux– MIPI-kaamerate puhul lubage õige seadmepuu ülekate (nt Raspberry Pi puhul: dtoverlay=imx219). USB-kaamerad kasutavad sisseehitatud uvcvideo draiverit. Kasutage jäädvustamiseks Video4Linuxi (V4L2). Käsk: v4l2-ctl --list-devices.
• Android– MIPI-kaameraid toetab kaamera HAL. Tarnija BSP-d sisaldavad draivereid.
• RTOS (FreeRTOS, Zephyr)– Võimalik, et peate kirjutama draiveri. Lihtsamad paralleelkaamerad on lihtsamad.
• aUART infrapunaanduri moodul, lugege lihtsalt jadaseadmest tähemärke ja sõeluge neid.

4. samm: füüsiline integratsioon

• Paigaldamine– Kinnitageväike kaamera moodulkruvide või liimiga. Joondage objektiiv mis tahes aknaga.
• Kaablid– MIPI lindid on haprad; hoidke need lühikesed ja vältige järske painutusi. USB-kaablid võivad olla pikemad, kuid vajavad pingevabastust.
• Võimsus– Kontrollige kaamera pinget (tavaliselt 3,3 V või 5 V). Mõned moodulid vajavad mitut tarvikut. ACMOS-kaamera moodulsisseehitatud regulaatoriga võib vaja minna ainult 3,3 V.
• EMI– MIPI-signaalid võivad põhjustada häireid. Kasutage varjestatud kaableid ja maandusplaate.

5. samm: kirjutage kaamerale juurdepääsuks tarkvara

• V4L2 kasutamine (Linux)– Avage /dev/videoX, määrake vorming (nt V4L2_PIX_FMT_YUYV või MJPEG), taotlege puhvreid ja alustage voogesitust. Paljud kasutavad libcamera või GStreamerit.
• Raspberry Pi-l koos vaarikakaamera mooduliga 2– Kasutage liikumatu pildi jäädvustamiseks libcamera{0}}jpeg-vormingut:
• libcamera-jpeg -o test.jpg
• USB kaamera Pythoniga– OpenCV pääseb juurde igale UVC-kaamerale: cap=cv2.VideoCapture(0)
• UART-infrapunaanduri mooduli lugemine– Avage jadaport (nt /dev/ttyS0) õige edastuskiirusega ja lugege andmekaadreid.

6. samm: optimeerige manustatud piirangute jaoks

Vähendage kaadrisagedust (nt 5–15 kaadrit sekundis), et säästa protsessorit ja energiat.

Madalam eraldusvõime – täis-HD on sageli liialdatud; kasutage väiksemat ROI-d.

Kasuta huvipiirkonda (ROI) – loe ainult anduri osa.

Päästik teise anduriga – aUART infrapunaanduri moodulsaab kaamera äratada ainult liikumise tuvastamisel.

7. samm: siluge tavalised probleemid

• /dev/videoX puudub– Kontrollige dmesg|grep video. MIPI puhul kontrollige seadme puu ülekatet.
• Roheline/roosa pilt– Vale värvivorming või valge tasakaal pole seadistatud.
• Virvendus– Reguleerige säritust või automaatset võimenduse juhtimist.
• Kõrge protsessor– Kasutage riistvaralist kodeeringut (H.264) või madalamat eraldusvõimet.

Näide: Raspberry Pi + vaarika kaameramoodul 2 + UART infrapunasensor

Ühendage kaamera CSI-pordiga.

Ühendage UART infrapuna kaugusandur GPIO UART tihvtidega.

Kirjutage Pythoni skript, mis loeb andurit. Kui kaugus on alla läve, jäädvustage kaamerast JPEG-kujutis.

See teeb lihtsa liikumisega käivitatava kaamera.

Järeldus

Integreerimine akaamera moodulmanustatud süsteemi jaoks on vaja valida õigesensorkaamera moodul(liides, suurus, eraldusvõime), selle õige ühendamine (MIPI või USB), OS-i/draiveri konfigureerimine ja tõhusa salvestustarkvara kirjutamine. Aväike kaamera moodulsobib suurepäraselt kompaktsete kujunduste jaoks. ACMOS-kaamera moodulpakub kaasaegset väikese võimsusega jõudlust. Thevaarika kaamera moodul 2on lihtne prototüüpide valik. Lisades aUART infrapunaanduri moodulvõimaldab nutikat äratust või andmete liitmist. Hoolikalt planeerides saate lisada igale sisseehitatud seadmele usaldusväärse nägemise.

Kohandatud teabe saamiseks võtke ühendust Siiregakaamera moodulintegratsiooni tugi.