Serial Peripheral Interface tai SPI on viestintäprotokolla, jota käytetään sulautetuissa järjestelmissä prosessorien liittämiseen ulkoisiin laitteisiin, kuten antureihin, kameroihin ja näyttöihin. SPI-kamerat käyttävät tätä standardia kuvatietojen siirtämiseen.

Sulautettujen järjestelmien ja elektronisten laitteiden maailmassa SPI (Serial Peripheral Interface) -kamerat ovat saavuttaneet merkittävän suosion yksinkertaisuutensa vuoksi.

SPI-viestinnän perusteet

Ennen kuin siirrymme näiden SPI-kameroiden yksityiskohtiin, tartutaan ensin SPI-viestinnän pääkäsitteisiin. SPI on synkroninen sarjaviestintäprotokolla, jonka avulla laitteet voivat kommunikoida keskenään jakamalla tietoja lyhyillä etäisyyksillä. Tyypillisesti se ilmenee päälaitteen (esimerkiksi mikrokontrollerin) ja yhden tai useamman orjalaitteen (esimerkiksi antureiden tai oheislaitteiden) kautta.

SPI-viestintä perustuu neljään olennaiseen signaaliin:

• SCK (sarjakello): Tämän signaalin luo päägadget, ja sitä pidetään tiedonsiirtoprosessin synkronoivana kellolähteenä.
• MOSI (Master Out Slave In): Päägadget lähettää tietoja orjagadgetiin tällä signaalilla.
• MISO (Master In Slave Out): Orjalaite lähettää tietoja takaisin päälaitteeseen tämän signaalin avulla.
• SS (Slave Select): Tämä signaali on valintasignaali, jota käytetään tunnistamaan tietty orjalaite, jonka kanssa isäntä voi kommunikoida.

SPI-kameroiden ymmärtäminen

Nyt meillä on käsitys siitä, miten SPI-viestintä toimii, jatkamme tätä teemaa syventymällä SPI-kameroihin. SPI-kamera Kamera on eräänlainen kuvakennomoduuli, jossa on kuvakenno, objektiivi ja sarjaklusteriliitäntä (SPI) integroituna kompaktiin pakkaukseen. Nämä kamerat on suunniteltu ottamaan kuva tai tallentamaan video ja lähettämään sitten tiedot prosessorille tai mikrokontrollerille lisäkiinnitystä tai tallennustoimintoja varten.

SPI-kamerat tarjoavat useita etuja, jotka tekevät niistä sopivia erilaisiin sovelluksiin:

• Yksinkertainen integrointi: SPI-kameroissa on yksinkertainen tiedonsiirtoprotokolla, joka käyttää vain neljää johtoa - kelloa (SCLK), päälähtöorjatuloa (MOSI), päätulon orjalähtöä (MISO) ja orjavalintaa (SS). Tämä tekee liitännöistä yksinkertaisia ja vähentää nastoja. Siksi se voidaan helposti liittää olemassa oleviin järjestelmiin.
• Kompakti koko: SPI-kamerat ovat kompakteja, koska käyttöliittymä vie vähän nastoja verrattuna USB- tai GigE Vision -kameroihin. Tämä säästää levytilaa. Joten ne voidaan helposti integroida kannettaviin laitteisiin, IoT (Internet of Things) -laitteisiin, robotiikkaan ja muihin pienikokoisiin järjestelmiin.
• Pieni virrankulutus: SPI-kamerat on suunniteltu toimimaan tehokkaasti pienellä virrankulutuksella. Tämä tekee niistä sopivia akkukäyttöisiin laitteisiin tai sovelluksiin, jotka vaativat energiatehokkuutta.
• Reaaliaikainen kuvankaappaus: SPI-kamerat voivat ottaa kuvia tai videokehyksiä reaaliajassa, joten niitä voidaan soveltaa suoraan tietojen tutkimiseen tai analysointiin paikan päällä. Tämä on tärkeää erityisesti järjestelmille, jotka tallentavat kaikenlaista valvontaa, konenäköä, esineiden havaitsemista.
• Joustavuus kuva-asetuksissa: Monissa SPI-kameroissa käytettävissä olevat säädettävät parametrit voivat sisältää resoluutio-, kehysnopeus-, valotus- ja vahvistusvaihtoehdot. Juuri tämä sujuvuus antaa käyttäjille mahdollisuuden saavuttaa kuvien korkein laatu sopeutumalla heidän erityisvaatimuksiinsa.

Tämän lisäksi SPI-kameroilla on monia teknisiä etuja:

• Tiedonsiirto on synkronista, ja pääprosessorin lähettämän kellosignaalin nousevilla/laskevilla reunoilla vaihdetaan tietoja.
• SPI tukee useita orjia käyttämällä yksilöllisiä SS-linjoja, mikä mahdollistaa useiden kameroiden/oheislaitteiden liittämisen yhden masterin kautta.
• Siirtonopeudet vaihtelevat sadoista kbps:stä kymmeniin Mbps:iin kellotaajuudesta riippuen - riittävän nopeita monille näkösovelluksille.
• SPI-kamerat vaativat vähemmän ulkoisia siruja kuin USB/Ethernet, ja niiden yksinkertainen ja edullinen liitettävyys sopii ihanteellisesti sulautettuihin käyttötapauksiin.

Integraatio- ja ohjelmistotuki

SPI-kameran integrointiin tarvitaan asianmukainen ohjelmistotuki.

Useimmissa SPI-kameroissa on kirjastoja tai sovellusliittymiä (Application Programming Interfaces), joissa on sisäänrakennettuja toimintoja ja komentoja kameran käyttöön, kuvankaappaukseen ja asetusten säätämiseen. Tällaisia kirjastoja käytetään yleisesti yhdessä suosittujen mikrokontrollerijärjestelmien ja kehitystyökalujen kanssa, mikä puolestaan tekee ohjelmistojen integrointimenettelystä helppoa.

Lisäksi joissakin SPI-kameroissa on myös kuvankäsittelytoiminnotKamera-moduuli, mikä vähentää suorittimen tai isäntämikrokontrollerin järjestelmän taakkaa. Nämä kamerat voivat esimerkiksi sisältää toimintoja, kuten kuvan pakkaus, värisäätö tai jopa joitain ensimmäisen tason kuva-analyysialgoritmeja.

Johtopäätös

SPI-kamerat antavat käyttövalmiin ja monikäyttöisen vastauksen valokuvien tai videoiden siirtämiseen sulautetuissa järjestelmissä. Itse asiassa niiden yksinkertaisuus ja suunniteltu alhaiseen virrankulutukseen, reaaliaikaiset ominaisuudet ovat myös yhteensopivia lukuisten sovellusten kanssa. SPI-kamerat vaihtelevat valvontajärjestelmän perustamisesta konenäkösovellusten rakentamiseen tai IoT-projekteihin, ja ne ovat edullinen ja kätevä laite, joka ratkaisee nämä ongelmat. Jos suunnittelet ja ohjelmisto tukee SPI-videokameroita, sulautetun näköjärjestelmän visuaalisen kuvan sieppaamisen ja analysoinnin mahdollisuudet ovat rajattomat.

UKK

Kysymys 1: Mikä on SPI-viestintä ja miten se liittyy SPI-kameroihin?

SPI-tiedonsiirto on protokolla, jota käytetään sulautetuissa järjestelmissä laitteiden väliseen tiedonvaihtoon. SPI-kamerat käyttävät tätä protokollaa kuvatietojen lähettämiseen prosessoreille tai mikrokontrollereille jatkokäsittelyä tai tallennusta varten. Nämä usein kysytyt kysymykset käsittelevät perustietoja SPI-viestinnästä ja sen merkityksestä SPI-kameroille.

Q2: Mitkä ovat SPI-kameroiden käytön edut sulautetuissa järjestelmissä?

SPI-kamerat tarjoavat useita etuja, kuten yksinkertaisen integroinnin minimaalisten johdotusvaatimusten vuoksi, kannettaviin laitteisiin sopivan kompaktin koon, alhaisen virrankulutuksen, joka on ihanteellinen akkukäyttöisiin sovelluksiin, reaaliaikaisen kuvankaappauksen valvontaa ja konenäköä varten sekä joustavat kuva-asetukset optimaalisen laadun saavuttamiseksi. Tässä usein kysytyssä kysymyksessä korostetaan SPI-kameroiden tärkeimpiä etuja käyttäjille, jotka harkitsevat niiden integrointia sulautettuihin järjestelmiin.

Kysymys 3: Kuinka voin integroida SPI-kamerat projektiini ja mitä ohjelmistotukea on saatavilla?

SPI-kameroiden integrointi projekteihin edellyttää niiden liittämistä mikrokontrollerijärjestelmiin ja kameravalmistajien toimittamien ohjelmistokirjastojen tai sovellusliittymien hyödyntämistä. Nämä kirjastot tarjoavat toimintoja kameran käyttöön, kuvankaappaukseen ja asetusten säätämiseen, mikä yksinkertaistaa integrointiprosessia. Lisäksi joissakin SPI-kameroissa on sisäisiä kuvankäsittelytoimintoja, mikä vähentää isäntämikrokontrollerin työmäärää. Nämä usein kysytyt kysymykset opastavat käyttäjiä integrointiprosessissa ja SPI-kameroiden käytettävissä olevassa ohjelmistotuessa.