Una vista dettagliata di un piccolo modulo sensore della fotocamera, tenuto da una mano guantata, che mette in mostra intricati componenti elettronici.
Gli esseri umani hanno sempre avuto un grande interesse nell'innovare per rendere le loro vite più facili. Questo è dimostrato costantemente nel corso della storia, ma più recentemente viene evidenziato dalla crescente richiesta di tecnologie IoT e robotiche. La chiave per rendere queste due cose una parte più rilevante della vita quotidiana? La capacità di vedere, per interagire più facilmente con il loro mondo. Questo articolo di onsemi e Arrow esplora come il design di riferimento PRISM possa aiutare ad accelerare i progetti all'avanguardia nel campo dell'imaging e della visione.
Integrare sensori d'immagine nei prodotti apporta capacità trasformative. Questo migliora la percezione umana rilevando dettagli invisibili, navigando in aree inaccessibili, consentendo il monitoraggio continuo e facilitando le interazioni robotiche in tempo reale. Sebbene la scelta del sensore d'immagine giusto sia essenziale, altri fattori — come la selezione del processore principale — influenzano significativamente i tempi di sviluppo e il tempo di commercializzazione.
Design efficiente con componenti standard
Utilizzare componenti disponibili sul mercato per la valutazione iniziale, il testing e la prototipazione può accelerare il processo di progettazione. Tuttavia, le differenze tra i componenti del prototipo e l'hardware finale di produzione spesso richiedono ulteriori regolazioni del software, il che potrebbe allungare i tempi di sviluppo. Ad esempio, sebbene molti team utilizzino Raspberry Pi per la prototipazione grazie alla sua disponibilità e convenienza, non sempre è scalabile per la produzione di massa. In alternativa, le schede di sviluppo dotate di System on Modules (SoM) di 96Boards o di produttori di processori possono offrire una maggiore scalabilità, permettendo l'integrazione diretta del software nei progetti di produzione. Tuttavia, queste opzioni possono essere limitate dalla disponibilità di sensori di immagine compatibili e connettori per fotocamera sulla scheda carrier.
Ottimizzazione delle connessioni della fotocamera
MIPI CSI-2 è l'interfaccia predominante per collegare i sensori di immagine ai processori. Tuttavia, l'assenza di un connettore o schema di pin standard tra i fornitori di processori complica l'integrazione. Aziende come NXP e Nvidia stanno adottando un connettore a nastro a 22-pin e uno schema di pin reso popolare dal Raspberry Pi Zero; questo supporta un bus MIPI a quattro canali e semplifica la connessione delle telecamere alle schede di valutazione. Fino a quando non emergerà uno standard universale, le schede adattatrici offrono soluzioni pratiche per colmare le differenze tra le configurazioni di telecamera e processore.
Interfacce standardizzate per fotocamere
Per i dati della fotocamera serializzati, interfacce comuni come USB, GigE, CoaxExpress e Camera Link sono prevalenti. Sebbene internamente utilizzino interfacce MIPI, molte di queste includono i propri processori host per facilitare un'integrazione senza problemi con diversi sistemi.
Design di riferimento PRISM di onsemi
onsemi ha introdotto un'interfaccia standardizzata attraverso il loro Imaging Access System (IAS) e ora la estende con il design di riferimento PRISM; esso offre un connettore e una configurazione dei pin unificati. Questa configurazione consente a più moduli fotocamera di interfacciarsi con il sistema di valutazione Demo3 o diversi sistemi di processore host attraverso schede adattatrici compatibili. Le schede di valutazione di Alif Semiconductor, ad esempio, integrano direttamente questo connettore per una facile integrazione.
onsemi Demo3 con modulo fotocamera.
Figura 1
La rete di fornitori di Arrow per ogni fase di sviluppo
Con l'ampia base di fornitori di Arrow, gli sviluppatori hanno accesso a strumenti essenziali in ogni fase dello sviluppo di prodotti di imaging:
- Prova di concetto: Fornitori come TechNexion e Basler offrono telecamere complete con interfacce USB o GMSL per la cattura di immagini — facilitando la validazione precoce degli algoritmi di imaging.
- Valutazione del sensore: la piattaforma Demo3 EVK di onsemi e il software DevWare consentono una valutazione approfondita del sensore, permettendo agli ingegneri di ottimizzare le impostazioni del sensore per prestazioni massime.
- Sviluppo software: Con schede adattatrici e driver Linux, gli ingegneri possono integrare gli stessi sensori con piattaforme di sviluppo di Nvidia, NXP o Lattice per accelerare lo sviluppo software.
- Produzione di massa: Fornitori come Appleye e Leopard Imaging offrono soluzioni di fotocamere personalizzate progettate per la produzione — in linea con i requisiti del mercato di massa.
Esempio di caso studio 1: Progetto di videocamera per campanello
NXP Thor96 con fotocamera e adattatore
Figura 2
Un cliente mira a sviluppare una videocamera per campanello 4K a batteria con basso consumo energetico e un tempo di immissione sul mercato accelerato. Il sensore d'immagine onsemi AR0830, parte della famiglia Hyperlux LP (Low Power), è la scelta ideale grazie alle sue basse esigenze di consumo e alla funzione di attivazione tramite movimento. Utilizza un modulo fotocamera Appleye (AE-CCM-AR0830-C-68) collegato tramite un ISP onsemi AP1302 a un processore NXP i.MX8M. In questo modo, il team di sviluppo può iniziare il software applicativo mentre perfeziona il design hardware utilizzando la scheda di sviluppo Thor96 di 96Boards e il mezzanino Shiratech SRT-VISION96-AR0830. Il driver Linux disponibile con impostazioni di tuning dell'ISP riduce al minimo il tempo di sviluppo, risparmiando mesi di lavoro.
Esempio di studio caso 2: Sistema di acquisizione per performance dal vivo sul palco
Opzioni TechNexion AR0822
Figura 3
Un altro cliente sta aggiornando un sistema con più telecamere per catturare performance dal vivo su palco in risoluzione 4K con interfaccia USB. Vista l'imprevedibilità delle condizioni di illuminazione — inclusi effetti pirotecnici — è fondamentale avere un'ampia gamma dinamica. Il modulo preesistente di TechNexion, dotato del sensore onsemi AR0822, offre eccellenti prestazioni in condizioni di scarsa luminosità e una gamma dinamica fino a 120dB in modalità HDR. Il design modulare della telecamera supporta varie opzioni di obiettivo, come il montaggio a C, ed è fornita con un ISP preconfigurato e software compatibile. Questo la rende una scelta ideale per un progetto così esigente.
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