Là model hàng đầu của gia đình Raspberry Pi, Raspberry Pi 5 (viết tắt là Pi 5) đã đạt được những nâng cấp đáng kể về khả năng thu nhận hình ảnh. Giao diện MIPI CSI{4}}2 kép và khung trình điều khiển được tối ưu hóa của nó hỗ trợ nhiều loại cảm biến hình ảnh CMOS chính thống, bao gồm nhiều tình huống khác nhau từ hình ảnh cơ bản đến điện toán biên AI và chụp ảnh tốc độ cao. Từ góc độ khoa học phổ thông, bài viết này sắp xếp một cách có hệ thống các loại, tính năng cốt lõi và hướng ứng dụng của cảm biến CMOS được Pi 5 hỗ trợ, cung cấp tài liệu tham khảo cho các nhà phát triển và những người đam mê.
I. Nền tảng phần cứng: Cốt lõi của việc thích ứng cảm biến cho Pi 5
Lý do khiến Pi 5 có thể tương thích với nhiều cảm biến CMOS nằm ở giao diện phần cứng và hệ sinh thái phần mềm được nâng cấp:
- Được trang bịgiao diện MIPI CSI-2 22 chân kép(CAM0 và CAM1), hỗ trợ kết nối đồng thời 2 camera. So với giao diện 15-pin trước đây, giao diện này cải thiện băng thông truyền dữ liệu, đáp ứng nhu cầu về độ phân giải-cao và truyền hình ảnh tốc độ khung hình-cao.
- Các giao diện cung cấp đầu ra nguồn kép 3,3V và 1,8V, thích ứng với các cảm biến CMOS có yêu cầu tiêu thụ điện năng khác nhau và tương thích với các camera giao diện 15 chân cũ hơn thông qua bộ chuyển đổi.
- Thông quakhung trình điều khiển libCamera(sẽ dần dần chuyển sang các công cụ dòng rpicam), hỗ trợ hầu hết các cảm biến phổ thông mà không cần phát triển trình điều khiển cơ bản phức tạp.
II. Cảm biến CMOS được hỗ trợ chính thức
Các mô-đun máy ảnh do Raspberry Pi ra mắt chính thức được trang bị cảm biến CMOS đã trải qua quá trình kiểm tra khả năng tương thích nghiêm ngặt, khiến chúng trở thành cấu hình ưu tiên cho Pi 5. Thông số cụ thể như sau:
Bảng cảm biến CMOS
| Mẫu cảm biến | Nghị quyết | Đặc trưng |
| IMX219 | 8MP | Cấp độ-đầu vào cổ điển, bộ lọc IR tùy chọn |
| IMX477 | 12.3MP | Hỗ trợ giao diện ống kính C/CS/M12, hiệu suất ánh sáng yếu-tuyệt vời |
| IMX708 | 12MP | Phiên bản kép góc tiêu chuẩn/rộng{0}}, bộ lọc hồng ngoại tùy chọn |
| IMX296 | 1.6MP | Màn trập toàn cầu, phơi sáng tối thiểu 30μs |
| IMX500 | 12.3MP | Khả năng tăng tốc AI trên-chip, hỗ trợ suy luận mạng thần kinh cục bộ |
| OV5647 | 5MP | Mô hình cấp độ đầu vào-sớm, đã ngừng hoạt động |
III. Cảm biến CMOS tương thích của bên thứ ba-chính thống
Với tính mở của khung trình điều khiển libCamera, Pi 5 có thể tương thích với nhiều cảm biến CMOS giao diện MIPI CSI-2 của bên thứ ba-, giúp mở rộng hơn nữa các kịch bản ứng dụng:
Bảng cảm biến CMOS
| Dòng cảm biến | Người mẫu đại diện | Tính năng cốt lõi |
| Dòng IMX của Sony | IMX290/327, IMX378, IMX519, IMX462 | Độ nhạy cao, tiêu thụ điện năng thấp, một số hỗ trợ màn trập toàn cầu |
| Dòng OmniVision | OV9281/9282, OV7251 | Chủ yếu là màn trập toàn cầu, hiệu suất-thời gian thực mạnh mẽ |
| Các mẫu tương thích khác | GC2035, IMX682 | Tuân thủ thông số kỹ thuật MIPI CSI-2, khả năng tương thích tốt |
IV. Đề xuất lựa chọn và sử dụng chính
- Thích ứng hệ thống và trình điều khiển: Nên sử dụng Raspberry Pi OS (64-bit) để có khả năng tương thích hoàn toàn. Các cảm biến AI như IMX500 tạm thời không hỗ trợ các hệ thống Ubuntu; cảm biến của bên thứ ba như IMX519 yêu cầu cài đặt thêm trình điều khiển do nhà sản xuất cung cấp.
- Cấu hình máy ảnh kép-: Khi sử dụng đồng thời hai cảm biến, bạn cần thêm cấu hình cây thiết bị trong /boot/config.txt, chỉ định các mẫu cảm biến tương ứng với giao diện CAM0 và CAM1.
- Kịch bản-Lựa chọn dựa trên: Chọn IMX708 để sử dụng hàng ngày, IMX477 cho chất lượng hình ảnh chuyên nghiệp, IMX296 cho các tình huống-tốc độ cao, IMX500 cho suy luận AI và IMX219 hoặc các cảm biến-bên thứ ba tương thích cho các dự án-chi phí thấp.
- Ghi chú: Cảm biến có độ phân giải-cao (chẳng hạn như IMX477) yêu cầu nguồn điện ổn định; Các cảm biến giao diện 15 chân cũ hơn cần được kết nối thông qua bộ chuyển đổi và cần chú ý căn chỉnh chân cắm để tránh làm hỏng thiết bị.
V. Tóm tắt
Thông qua nâng cấp giao diện phần cứng và tối ưu hóa hệ sinh thái phần mềm, Raspberry Pi 5 đã xây dựng một hệ thống tương thích cảm biến CMOS bao gồm "chụp ảnh cơ bản-chất lượng hình ảnh chuyên nghiệp-tăng tốc AI-chụp ảnh tốc độ cao-". Nó không chỉ hỗ trợ các mô hình ổn định đã được chính thức xác minh nghiêm ngặt mà còn cung cấp không gian thích ứng linh hoạt cho cảm biến của bên thứ ba-, đáp ứng nhu cầu đa dạng từ các dự án cấp-đầu vào đến phát triển chuyên nghiệp. Với việc cập nhật liên tục chương trình cơ sở và trình điều khiển, danh sách các cảm biến được Pi 5 hỗ trợ sẽ được mở rộng hơn nữa. Các nhà phát triển nên cập nhật hệ thống thường xuyên để nhận được hỗ trợ tương thích mới nhất.
