Wie MIPI Alliance-Spezifikationen das IIoT ermöglichen

Es wird prognostiziert, dass industrielle IoT-Anwendungen (IIoT) in den nächsten zehn Jahren massiv zunehmen werden und Produktivitäts- und Effizienzsteigerungen in Prozessindustrien wie Öl und Gas, Lebensmittel und Getränke, Pharma, Chemie, Energie und Bergbau sowie diskreten Industrien wie der Luft- und Raumfahrt fördern , Halbleiter und Fertigung.

Die Entwicklung neuer cyber-physischer Systeme, die dieses Wachstum untermauern, wird von der Verwendung hochauflösender Kameras für die maschinelle Bildverarbeitung, hochauflösender Displays zur Ermöglichung umfangreicher Benutzeroberflächen und optimierter Befehls- und Steuerungsschnittstellen zum Anschluss von Sensoren, Aktoren und anderen abhängig sein Komponenten.

In diesem Artikel wird erläutert, wie die MIPI-Spezifikationen, die in Milliarden von Mobilgeräten weit verbreitet sind, von Entwicklern genutzt werden können, um erfolgreiche Gerätedesigns zu erstellen, den Entwicklungsaufwand zu reduzieren und die Kosten für eine Reihe von IIoT-Anwendungen zu senken.

Definition des industriellen Internets der Dinge

Das IIoT sieht hochdigitalisierte industrielle Prozesse vor, die Daten durch den Einsatz vernetzter Maschinen und anderer Geräte sammeln und teilen. Mithilfe von Echtzeitanalysen werden Daten in breiteren industriellen Prozessen verwendet, um Produktions- und Lieferprobleme proaktiv anzugehen, die Effizienz zu verbessern, die Logistik zu verbessern und auf neue Anforderungen zu reagieren.

Das Wachstum in diesem Markt wird durch Technologien wie 5G, künstliche Intelligenz (KI), Big Data Analytics, Cloud Computing, Machine Vision und Robotik vorangetrieben. Durch die Verbindung der physischen und digitalen Welt kann das IIoT einen gesamten industriellen Prozess und eine breitere Lieferkette überwachen und optimieren.

Vorteile der MIPI-Spezifikationen im IIoT

Die MIPI Alliance entwickelt Schnittstellen, die eingebettete Komponenten (Kameras, Displays, Sensoren, Kommunikationsmodule) in elektronischen Geräten verbinden. MIPI-Spezifikationen, Konformitätstestsuiten, Debug-Tools, Software und andere Ressourcen ermöglichen es Entwicklern, innovative vernetzte Geräte zu entwickeln.

Der Schwerpunkt der Organisation liegt auf der Entwicklung und Förderung von Hardware- und Softwareschnittstellen, die die Integration von in ein Gerät integrierten Komponenten vereinfachen, von der Antenne und dem Modem bis hin zu Peripheriegeräten und dem Anwendungsprozessor. Die MIPI Alliance erstellt alle ihre Spezifikationen, um die strengen Betriebsbedingungen zu erfüllen, die in Mobilgeräten erforderlich sind:hohe Bandbreitenleistung, geringer Stromverbrauch und geringe elektromagnetische Interferenz (EMI).

Die MIPI-Spezifikationen bieten IIoT-Anwendungen die folgenden Vorteile:

• Sicherheitskritische Geräte wie Industriemaschinen profitieren von den funktional sicheren Schnittstellen von MIPI
• Stromsparende Geräte profitieren von den Energiesparfunktionen von MIPI
• Vernetzte Geräte profitieren von der 5G-Bereitschaft von MIPI
• Geräte mit begrenzter Größe profitieren von MIPIs geringer Pin-/Drahtzahl und niedriger EMI
• Die Software- und Debug-Ressourcen von MIPI beschleunigen das Design und die Entwicklung von Geräten.

Verwendung von MIPI-Spezifikationen

IIoT-Lösungen werden auf einer breiten Palette von Geräten aufbauen. Wir haben einige Beispiele hervorgehoben, um die Anwendbarkeit der MIPI-Spezifikationen auf verschiedene IIoT-Anwendungsfälle zu demonstrieren.

Pharmazeutische Qualitätskontrolle

Machine Vision ist für die pharmazeutische Industrie unverzichtbar und wird für kritische Inspektionsprozesse wie die Überprüfung der Packungsintegrität, der Füllstände, der Integrität von Sicherheitssiegeln und der Etikettierung verwendet. Der Einsatz von Machine Vision ist entscheidend für die Produktqualität und ein wichtiger Faktor für die Produktivität. Die Verwendung hochauflösender Kameras ist für diese Anwendungen und andere bildbasierte KI-Funktionen unerlässlich.

Zu den MIPI-Spezifikationen, die maschinelles Sehen ermöglichen, gehören:

• MIPICSI-2 über MIPI C-PHY, D-PHY oder A-PHY, um ein hochskalierbares Protokoll zum Anschluss hochauflösender Kameras bereitzustellen, das Inferencing mit geringer Leistung ermöglicht
• MIPI I3C bietet eine zweiadrige Befehls- und Steuerschnittstelle mit geringer Komplexität für Kameras und andere Sensoren

Automatisierte Industriefahrzeuge

Automatisierte Fahrzeuge werden in vielen industriellen Prozessen verwendet, um Materialien um einen Standort herum zu transportieren, indem sie vordefinierten Routen mit Funkfeuern, Kameras und Lasern zur Navigation folgen. Automatisierte Fahrzeuge können Hunderte von Sensoren enthalten und riesige Datenmengen erzeugen.

Zu den MIPI-Spezifikationen, die automatisierte Fahrzeuge unterstützen, gehören:

• MIPI CSI-2 über A-PHY, um hochauflösende Kameras (oder Lidars) zu verbinden, die eine visuelle Inferenz und maschinelles Sehen für das Fahrzeug ermöglichen, um auf einem Industriegelände zu navigieren
• MIPI A-PHY bietet eine extrem zuverlässige physikalische Schnittstelle mit großer Reichweite (≤15 m), um Komponenten in geräuschvollen EMI-Umgebungen zu verbinden
• MIPI I3C bietet eine Zweidraht-Schnittstelle mit geringer Komplexität zum Anschluss der Sensoren und Aktoren im Fahrzeug
• MIPI RFFE im Funkmodul des Fahrzeugs, um eine drahtlose Verbindung zu Betriebssystemen zu ermöglichen

Industrielle Steuerungssysteme mit fortschrittlichen Benutzeroberflächen

Maschinensteuerungssysteme werden immer fortschrittlicher, verbinden Maschinen mit einem breiteren industriellen Prozess und bieten umfangreiche Benutzeroberflächen, die eine Überwachung und Steuerung durch den Bediener ermöglichen.

MIPI-Spezifikationen, die Maschinensteuerungssysteme unterstützen:

• MIPI DSI-2 über C-PHY, D-PHY oder A-PHY zum Ansteuern hochauflösender Anzeigetafeln
• MIPI Touch über MIPI I3C, um fortschrittliche Touchscreen-basierte Benutzeroberflächen zu ermöglichen
• MIPI I3C bietet eine zweiadrige Schnittstelle mit geringer Komplexität zum Anschluss von Benutzeroberflächenkomponenten wie Drucktasten, LEDs und Summer

Weitere Informationen dazu, wie die MIPI-Spezifikationen für die Aktivierung des IIoT relevant sind, werden in einem Whitepaper „MIPI Alliance:Enabling the IoT Opportunity“ erläutert.