Kako integrirati module kamer v vgrajene sisteme? - Znanje

Uvod

Dodajanje amodul kamerevgrajenemu sistemu odpira strojni vid, varnost, robotiko in internet stvari. Za razliko od namiznega računalnika, kjer samo priključite spletno kamero USB, je treba vdelani integraciji natančno premisliti o vmesniku, gonilnikih, moči in velikosti. Ta članek opisuje praktične korake za integracijo različnih vrst kamer – od amajhen modul kamerez MIPI CSI‑2, do aModul kamere CMOSz USB, in celo kako aInfrardeči senzorski modul UARTlahko deluje skupaj s kamero.

1. korak: Izberite pravi modul kamere
Najprej izberite asenzorski modul kamereki ustreza omejitvam vašega vdelanega sistema.

Vmesnik– Pogoste možnosti: MIPI CSI‑2 (nizka zakasnitev, nizka poraba, neposredno na procesor), USB (UVC, plug-and-play, daljši kabli) ali vzporedni (več nožic, starejši). Za večino vgrajenih sistemov je MIPI najboljši.
Resolucija– 720p ali 1080p zadostuje za številna opravila; 4K potrebuje močan procesor.
Fizična velikost – A majhen modul kamere(npr. 8 mm × 8 mm) ustreza kompaktnim napravam. Za majhne prostore obstajajo moduli na ravni plošče COB.
Občutljivost– Za šibko svetlobo ali infrardečo svetlobo izberite aModul kamere CMOSs slikovnimi pikami, osvetljenimi od zadaj (BSI).

Opomba: AInfrardeči senzorski modul UARTni kamera. Oddaja podatke o razdalji ali prisotnosti prek UART. Dodate ga lahko za zaznavanje gibanja in prebujanje kamere.

2. korak: Razumevanje vmesnika strojne opreme

MIPI CSI‑2– Večina vgrajenih procesorjev (Raspberry Pi, i.MX, STM32MP, Jetson) ima namenski priključek CSI. Potrebujete trakasti kabel in ustrezen konektor. Themodul kamere raspberry 2je klasičen primer – priključi se neposredno v vrata CSI na Piju.
USB– Če ima vaš procesor gostitelja USB (npr. Raspberry Pi, BeagleBone), lahko uporabite modul kamere USB. Gonilnik UVC jedra Linuxa ga obravnava samodejno.
Vzporedno / DVP– Starejši ali nizkoenergijski mikrokontrolerji (kot nekateri STM32F4) uporabljajo vzporedni vmesnik. To zahteva veliko zatičev GPIO in skrben čas.
Infrardeči senzorski modul UART– Povežite ga z UART (TX/RX) na vašem procesorju. Preberite njegove serijske podatke, da dobite vrednosti razdalje ali prisotnosti.

3. korak: Pripravite OS in gonilnike

Linux– Za kamere MIPI omogočite desno prekrivanje drevesa naprav (npr. na Raspberry Pi: dtoverlay=imx219). Kamere USB uporabljajo vgrajen gonilnik uvcvideo. Za zajem uporabite Video4Linux (V4L2). Ukaz: v4l2-ctl --list-devices.
Android– Kamere MIPI so podprte prek Camera HAL. BSP prodajalca vključujejo gonilnike.
RTOS (FreeRTOS, Zephyr)– Morda boste morali napisati gonilnik. Preprostejše vzporedne kamere so lažje.
Za aInfrardeči senzorski modul UART, samo preberite znake iz serijske naprave in jih razčlenite.

4. korak: Fizična integracija

Montaža– Zavarujtemajhen modul kamerez vijaki ali lepilom. Poravnajte lečo s poljubnim oknom.
Kabli– MIPI trakovi so krhki; naj bodo kratki in se izogibajte ostrim ovinkom. Kabli USB so lahko daljši, vendar potrebujejo razbremenitev napetosti.
Moč– Preverite napetost kamere (običajno 3,3 V ali 5 V). Nekateri moduli potrebujejo več zalog. AModul kamere CMOSz vgrajenim regulatorjem morda potrebuje le 3,3 V.
EMI– Signali MIPI lahko povzročijo motnje. Uporabite oklopljene kable in ozemljitvene plošče.

5. korak: Napišite programsko opremo za dostop do kamere

Uporaba V4L2 (Linux)– Odprite /dev/videoX, nastavite format (npr. V4L2_PIX_FMT_YUYV ali MJPEG), zahtevajte medpomnilnike in začnite pretakanje. Mnogi uporabljajo libcamera ali GStreamer.
Na Raspberry Pi z modulom kamere raspberry 2– Uporabite libcamera-jpeg za zajem fotografije:
libcamera-jpeg -o test.jpg
USB kamera s Pythonom– OpenCV lahko dostopa do katere koli UVC kamere: cap=cv2.VideoCapture(0)
Branje infrardečega senzorskega modula UART– Odprite serijska vrata (npr. /dev/ttyS0) s pravilno hitrostjo prenosa in preberite podatkovne okvire.

6. korak: Optimizirajte za vgrajene omejitve

Zmanjšajte hitrost sličic (npr. 5–15 sličic na sekundo), da prihranite CPE in energijo.

Nižja ločljivost – polna HD je pogosto pretirana; uporabite manjšo ROI.

Uporabite regijo zanimanja (ROI) – preberite samo del senzorja.

Sproži z drugim senzorjem – aInfrardeči senzorski modul UARTlahko prebudi kamero le, ko zazna gibanje.

7. korak: Odpravite pogoste težave

Brez /dev/videoX– Preverite dmesg|grep video. Za MIPI preverite prekrivanje drevesa naprav.
Zeleno/roza slika– Napačen barvni format ali nastavitev beline ni nastavljena.
Utripanje– Prilagodite osvetlitev ali samodejni nadzor ojačanja.
Visok procesor– Uporabite strojno kodiranje (H.264) ali nižjo ločljivost.

Primer: Raspberry Pi + modul kamere raspberry 2 + Infrardeči senzor UART

Priključite kamero na vrata CSI.

Priključite infrardeči senzor razdalje UART na nožice GPIO UART.

Napišite skript Python, ki bere senzor. Ko je razdalja pod pragom, zajemite sliko JPEG s fotoaparatom.

To naredi preprosto kamero, ki jo sproži gibanje.

Zaključek

Vključevanje amodul kamerev vgrajeni sistem zahteva izbiro pravegasenzorski modul kamere(vmesnik, velikost, ločljivost), pravilna povezava (MIPI ali USB), konfiguracija OS/gonilnika in pisanje učinkovite programske opreme za zajem. Amajhen modul kamereje odličen za kompaktne modele. AModul kamere CMOSponuja sodobno zmogljivost z nizko porabo energije. Themodul kamere raspberry 2je preprosta izbira za izdelavo prototipov. Dodajanje aInfrardeči senzorski modul UARTomogoča pametno prebujanje ali združevanje podatkov. S skrbnim načrtovanjem lahko kateri koli vdelani napravi dodate zanesljiv vid.

Za po meri se obrnite na Sinceremodul kamereintegracijska podpora.