如何將流傳感器與MIPI連接來平衡性能與功耗呢？

高速傳感器的數據流給設計人員帶來了吞吐量和延遲的挑戰。如果不仔細構思和執行，針對這些標準優化設計可能會增加功耗。

無線應用中的高分辨率、高幀率家庭安全攝像頭等需要頻繁更換電池或充電的設備可能會引起大多數用戶體驗上的不滿，即使它在工作時以全質量傳輸流。將流傳感器與 MIPI連接，可幫助設計人員利用各種操作模式（高速、超低功耗或介于兩者之間的模式）來平衡性能與功耗。

通過結合低占空比傳感器原理和 MIPI D-PHY 和 CSI-2 接口的靈活性，可以實現高達 290 fps 的無損流媒體性能，同時在適當的情況下降低分辨率和幀速率以節省能源。

Part 1

MIPI 和低占空比傳感器原理

MIPI 聯盟的成立是為了塑造移動設備的數據接口，其中延長電池壽命是首要任務。隨著智能手機攝像頭和顯示器的廣泛采用，MIPI 成為這些應用的事實上的標準?；?MIPI 的相機現在越來越多地在非移動應用中得到采用，包括汽車、物聯網、虛擬現實 (VR)、增強現實 (AR)、工業和醫療應用。

MIPI D-PHY和 MIPI C-PHY模塊具有兩組優化的 PHY，由管理高速、低功耗和超低功耗狀態的狀態機控制，包括在數據通信時完全關閉以節省功耗處于非活動狀態。

許多傳感器應用都適合這種低占空比配置。工作爆發發生在新的傳感器樣本周圍，可以是隨機的，也可以是周期性的。

隨機采樣提供了傳感器當時狀態的快照，例如按下按鈕來讀取溫度讀數。

定期采樣以特定的時間間隔重復傳感器讀數。架構師選擇定期采樣有三個原因：在已知時間尺度上關聯時域分析、在頻域中過濾或分析信號、或者在將信號轉換回人類友好的模擬格式之前對信號進行數字化和處理。

雙成像傳感器操作環境的概念，通過在整個感興趣區域進行子采樣來降低幀速率和像素數量，從而顯著降低 MIPI 傳輸速率。超低功耗傳感器上下文等待查看事件，例如某個物體移動。檢測事件會將傳感器、MIPI 接口和處理器切換到全功率環境，對感興趣區域中的所有像素進行采樣、高幀速率、相應的高速數據傳輸速率以及增強的對象跟蹤。

當事件條件消退時，流鏈返回低功耗上下文，等待另一個事件。傳感器環境之間的功耗可以節省 20 倍或更多，并且較低的占空比可大大降低其平均功耗。

Part 2

Mira050 圖像傳感器

艾邁斯歐司朗的 Mira050 是一款 0.5 兆像素、全局快門背照式 CMOS 圖像傳感器，在可見光波長下量子效率為 93%，在近紅外波長下量子效率超過 50%。Mira050 現在使用 Mixel MIPI IP 作為其片外視頻接口。

Mixel 定制了其 D-PHY TX +解決方案，將 D-PHY v 2.1 和 CSI-2 v 1.3 功能結合在單個 IP 塊中。其高速傳輸和接收速度為每通道 1.5Gbps。在低功耗模式下，傳輸和接收運行速度為 10Mbps。4 通道 D-PHY TX + IP 模塊提供更多數據通道以實現更高的傳輸速率。D-PHY TX + IP 經過徹底重新設計，以實現卓越的效率。它使用的面積比同類 D-PHY 通用配置少 30%，但通過其 BIST 功能提供其硬宏塊的 100% 測試覆蓋率。

Mira050 傳感器具有“全開”和“全待機”模式。然而，Mira050 可以將傳感器分辨率、采樣和幀速率優化到兩個極端之間的設置，從而保持 MIPI 傳輸速率相應同步。實際上，傳感器可以適應其條件，僅使用足夠的功率來檢測逐幀運動。

事件檢測從在傳感器視野中平鋪一個或多個感興趣區域開始。通過協調 Mira050 傳感器分辨率和采樣、幀速率和 MIPI 傳輸速率，并在模式之間快速切換，可提供高達 290 fps 的毫不妥協的流媒體性能，同時通過在適當的情況下降低分辨率和幀速率來節省能源。 Mixel MIPI IP 是該解決方案不可或缺的一部分，提供性能、電源可管理性、一次硅成功和生產可測試性。

小結

MIPI 接口為在流傳感器中實現超低功耗提供了靈活性和可擴展性。通過結合低占空比傳感器原理、MIPI D-PHY 和 CSI-2 接口的靈活性以及先進的圖像處理技術，可以實現卓越的性能和功耗效率。

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