Скачать инфографику (англ.)

USB 3.0 — интерфейс будущего (?)

USB 3.0 – это интерфейс новейшего поколения, в том числе для камер, который уже уверенно набирает обороты. Интерфейс представляет собой средство сопряжения двух систем, например смартфона и электрической розетки или камеры и ПК. В настоящее время наиболее распространенным интерфейсом на рынке потребительских товаров массового производства является USB.
Чтобы сделать этот ориентированный на потребительский рынок интерфейс функциональным и достаточно стабильным для использования в промышленных условиях, множество производителей камер собрались вместе, чтобы разработать промышленный стандарт на интерфейс USB 3.0. В результате в январе 2013 г. был опубликован стандарт USB3 Vision.
На основе этого стандарта проводятся испытания аппаратных средств и аксессуаров на соответствие требованиям USB3 Vision. Для всех компонентов с таким сертификатом гарантируется безупречное взаимодействие и стабильная работа, а также удовлетворение строгих промышленных требований.

Интерфейс USB 3.0 и его конкуренты

Разумеется, USB 3.0 – не единственный интерфейс на рынке промышленных камер. Другими популярными интерфейсами являются GigE (Gigabit Ethernet), Camera Link, FireWire и USB 2.0. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы и подходит для применения в определенных сценариях. Интерфейс GigE, например, незаменим, если требуется использовать кабель большой длины, тогда как Camera Link рекомендуется в случае передачи больших объемов данных.

Технологии FireWire и USB 2.0 уже считаются устаревающими и влекут за собой значительные технические ограничения. По мере сокращения на рынке числа совместимых с ними компонентов, их уже невозможно рекомендовать без оговорок. В свое время FireWire стал первым интерфейсом с впечатляющей технологией Plug-and-Play и поддержкой режима реального времени, однако уже сегодня доступные по цене компоненты с технологией FireWire становятся редкостью, и эта тенденция сохранится и в дальнейшем. Замена дефектных компонентов будет сопряжена со все большими затратами и трудностями. FireWire, на самом деле, скорее всего исчезнет с рынка в среднесрочной перспективе. Устройства с интерфейсом USB 2.0 невероятно дешевы и предлагаются повсеместно, однако сам интерфейс уже вытесняется его преемником – USB 3.0. Мы рассмотрим эту тему подробно далее в этой статье.

В зависимости от требований, предъявляемых к системе машинного зрения, можно выбрать интерфейс Camera Link, либо GigE, либо USB 3.0 – смотря какой из них предлагает оптимальный набор характеристик для быстрой, надежной и безопасной передачи изображений с камеры на ПК.

USB 3.0 сочетает в себе лучшие характеристики нескольких интерфейсов. Обеспечиваемая им пропускная способность устраняет разрыв в скорости передачи данных между GigE и Camera Link. Помимо этого, он предлагает технологию Plug-and-Play, не создает нагрузки на ЦП и полностью соответствует промышленному стандарту USB3 Vision. Интерфейс USB 3.0 обеспечивает стабильную и надежную передачу данных между главным ПК и устройством, а также предусматривает встроенную (буферную) память для гарантии повышенной стабильности в промышленных условиях.

По своей пропускной способности интерфейс USB 3.0 занимает выгодное положение между Camera Link и GigE.

Сравнение различных интерфейсов

USB 3.0 vs. GigE

Сравнение темпов распространения с момента запуска продукта

USB 3.0 – это относительно новый интерфейс камер, который пока не настолько широко распространен на рынке машинного зрения, как на рынке потребительской электроники. Как показывает опыт, задержка проникновения нового интерфейса на промышленный рынок обычно составляет около пяти лет. В качестве примера возьмем публикацию стандарта GigE Vision в 2006 г. Прежде чем интерфейс GigE завоевал популярность среди пользователей во всем мире и занял уверенные позиции, прошло несколько лет. На данный момент GigE представляет собой один из основных интерфейсов в технологиях машинного зрения.

USB 3.0 vs. USB 2.0

Как мы и обещали ранее, сравним USB 3.0 с его «предшественником» USB 2.0. Один из основных до настоящего времени аргументов в пользу USB 2.0 – насыщенность рынка совместимыми с ним компонентами – уже не актуален. Компьютеры последнего поколения уже оснащаются портами USB 3.0. В ближайшие годы ожидается стремительное распространение компонентов с интерфейсом USB 3.0.

Доступность компонентов USB 3.0 в ближайшие годы продолжит расти. Таким образом, ассортимент компонентов с интерфейсом USB 3.0 также будет расти, тогда как по стоимости они вскоре сравняются с компонентами USB 2.0.

Еще один аргумент в пользу USB 3.0 – более высокая пропускная способность, что подразумевает более высокое быстродействие камер. Кроме того, современные светочувствительные сенсоры, такие как КМОП-сенсоры последнего поколения, характеризуются большим энергопотреблением, чем их предшественники. Именно по этой причине они не устанавливаются в камеры с интерфейсом USB 2.0. Интерфейс USB 3.0, напротив, обеспечивает достаточную мощность для работы этих сенсоров. Кроме того, он прекрасно справляется с передачей повышенного объема данных, обусловленного высоким разрешением сенсоров нового поколения, – при этом без ущерба для скорости.

Интерфейс USB 3.0 обеспечивает достаточную мощность для работы КМОП-сенсоров последнего поколения.

Что сулит будущее?

Перед USB 3.0 стоят те же препятствия, что и перед другими новыми интерфейсами: переход на новую технологию имеет смысл только в том случае, если это действительно несет преимущества. И тем не менее, распространение USB 3.0 явно происходит быстрыми темпами, и завоеванная им доля рынка растет из года в год. Кроме того, стандарт USB3 Vision по всей вероятности еще больше укрепит свои позиции в ближайшие годы. Это будет способствовать приобретению USB 3.0 статуса одного из ведущих – наряду с GigE – интерфейсов на рынке промышленных систем машинного зрения.