Industriële en automobieltoepassingen zijn steeds meer afhankelijk van beeldvormingssystemen met hoge resolutie, die in staat moeten zijn om op efficiënte en betrouwbare wijze real-time videogegevens met hoge bandbreedte te leveren. Hoewel de GigE Vision-standaard algemeen bekend is en veel wordt gebruikt, zorgen de bijgewerkte applicatievereisten ervoor dat mensen naar alternatieve oplossingen zoeken. Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL)-technologie is een alternatieve technologie die meerdere camera's ondersteunt, strikte real-time verwerking mogelijk maakt, de complexiteit vermindert en deterministische kenmerken met laag energieverbruik en een compact uiterlijk heeft.
Dit artikel introduceert kort de belangrijkste verschillen tussen GigE Vision en GMSL. Introduceer vervolgens de GMSL-oplossingen van Analog Devices en leg uit hoe u deze oplossingen kunt gebruiken om de systeemcomplexiteit aanzienlijk te verminderen, de betrouwbaarheid te verbeteren en efficiënte realtime videotransmissie te realiseren.
Hoe camera-interfacetechnologie de prestaties beïnvloedt
Verschillende interfacetechnologieën bieden oplossingen voor het vergroten van de afstand tussen camerasensoren en hostprocessors om te voldoen aan de basisvereisten van veel beeldtoepassingen. De GigE Vision-camera-interfacestandaard, gebaseerd op Gigabit Ethernet (GbE)-technologie, wordt op grote schaal toegepast. GigE Vision-camera's vertrouwen doorgaans op een signaalketen die uit drie hoofdcomponenten bestaat: een beeldsensor, een processor en een Ethernet Physical Layer (PHY)-interface (Afbeelding 1).
Ethernet-camera's maken gebruik van processorgebaseerde signaalketenbeelden
Afbeelding 1: De Ethernet-camera gebruikt een op een processor gebaseerde signaalketen om beeldsensorgegevens te bufferen en te verwerken vóór verzending. (Afbeeldingsbron: Analog Devices, Inc.)
Op het gebied van sensoren kan de GigE Vision-camera zijn interne processor gebruiken om aangepaste sensorinterfaceprotocollen te ondersteunen. Wat de transmissie betreft, is de GigE Vision-camera compatibel met verschillende hostapparaten door gebruik te maken van standaard Ethernet. Personal computers en ingebedde systemen gebruiken bijvoorbeeld doorgaans GbE-poorten als standaardinterfaces. Als de GigE Vision-camera universele stuurprogramma's ondersteunt (die doorgaans door deze systemen worden geleverd), kan deze worden gebruikt als een ander plug-and-play-randapparaat.
Op Ethernet gebaseerde oplossingen hebben voordelen bij toepassingen met één camera, maar vereisen extra hardware bij toepassingen met meerdere camera's. Meestal vereisen deze toepassingen extra speciale Ethernet-switches of netwerkinterfacekaarten (NIC's) om meerdere datastromen te kunnen verwerken. Het toevoegen van deze apparaten aan het videogegevenspad kan de doorvoer en latentie tussen de camera en de host beïnvloeden.
Bovendien maakt de GMSL-technologie van Analog Devices gebruik van een point-to-point seriële verbindingsmethode, wat een efficiënte oplossing biedt voor toepassingen die meerdere camera's met minimale latentie vereisen. GMSL-camera's zijn oorspronkelijk ontworpen voor toepassingen in de automobielsector, maar als alternatief voor op Ethernet gebaseerde camera's worden GMSL-camera's steeds vaker gebruikt voor toepassingen buiten de auto-industrie.
In op GMSL gebaseerde toepassingen kunnen meerdere compacte GMSL-camera's worden aangesloten op een enkele GMSL-host zonder de doorvoer of latentie te beïnvloeden, op voorwaarde dat het on-chip hostsysteem (SoC) de volledige bandbreedte van alle camera's ondersteunt (Afbeelding 2).
GMSL-toepassingsdiagram voor meerdere camera's
Figuur 2: GMSL-toepassingen met meerdere camera's kunnen eenvoudige camera's gebruiken (links), waarbij elke camera is aangesloten via een onafhankelijke GMSL-link en uiteindelijk wordt geconvergeerd naar een enkele host (rechts). (Afbeeldingsbron: Analog Devices, Inc.)
Camera's die GMSL gebruiken, gebruiken doorgaans vereenvoudigde signaalketens, inclusief beeldsensoren en GMSL-serializers. De GMSL-sequencer ondersteunt twee standaard sensorinterfaces:
Het GMSL (GMSL1)-apparaat van de eerste generatie ondersteunt een parallelle laagspanningsdifferentiële signaleringsinterface (LVDS).
De GMSL (GMSL2) en derde generatie GMSL (GMSL3)-apparaten ondersteunen de populaire Mobile Industrial Processor Interface (MIPI)-standaard, waardoor GMSL-camera's een verscheidenheid aan toonaangevende beeldsensoren kunnen gebruiken.
In de meeste toepassingen worden onbewerkte gegevens van beeldsensoren geserialiseerd en in het oorspronkelijke formaat via een GMSL-link verzonden. Door de afwezigheid van processors en andere ondersteunende componenten zijn het ontwerp en de fabricage van GMSL-camera's eenvoudiger. Ze bieden ook effectievere oplossingen voor toepassingen die compacte cameravormen en een laag stroomverbruik vereisen.
De aan GMSL gekoppelde host is meestal een op maat gemaakt ingebed systeem dat een of meer hardware-deserializers combineert. Het uitvoeren van een paar regels code op de host is meestal voldoende om toegang te krijgen tot deze hardware-deserializers en gegevens op te halen. Als er een driver voor de beeldsensor is, hoeven ontwikkelaars alleen de juiste registers in te stellen om de videostream van de camera te lezen. De GMSL-apparaatevaluatiekit van Analog Devices bevat de software die nodig is om toegang te krijgen tot deze apparaten en hun functionaliteit te verkennen. Om meer ondersteuning te krijgen voor de ontwikkeling van GMSL, biedt Analog Devices een open-source softwarebibliotheek voor GMSL-technologie.