Industrie- und Automobilanwendungen setzen zunehmend auf hochauflösende Bildgebungssysteme, die in der Lage sein müssen, effizient und zuverlässig Echtzeitvideodaten mit hoher Bandbreite bereitzustellen.Obwohl der GigE Vision-Standard weit verbreitet istDie Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) Technologie ist eine alternative Technologie, die mehrere Kameras unterstützt.ermöglicht eine strikte Echtzeitverarbeitung, reduziert die Komplexität und weist deterministische, leistungsarme Eigenschaften und ein kompaktes Erscheinungsbild auf.
In diesem Artikel werden kurz die Hauptunterschiede zwischen GigE Vision und GMSL vorgestellt.Anschließend werden die GMSL-Lösungen von Analog Devices vorgestellt und erläutert, wie diese Lösungen zur erheblichen Verringerung der Systemkomplexität eingesetzt werden können, die Zuverlässigkeit zu verbessern und eine effiziente Echtzeit-Videoübertragung zu erreichen.
Wie sich die Kameraoberflächentechnologie auf die Leistung auswirkt
Verschiedene Schnittstellentechnologien bieten Lösungen zur Verlängerung der Entfernung zwischen Kamerasensoren und Hostprozessoren, um die grundlegenden Anforderungen vieler Bildverarbeitungsanwendungen zu erfüllen.Der GigE Vision-Kamera-Schnittstellenstandard auf Basis der Gigabit-Ethernet-Technologie (GbE) ist weit verbreitet. GigE Vision-Kameras setzen typischerweise auf eine Signalkette, die aus drei Hauptkomponenten besteht: einem Bildsensor, einem Prozessor und einer Ethernet-Physikalschicht (PHY) -Schnittstelle (Abbildung 1).
Ethernet-Kameras verwenden Prozessor-basierte Signalkettenbilder
Abbildung 1: Die Ethernet-Kamera verwendet eine Prozessor-basierte Signalkette, um Bildsensordaten vor der Übertragung zu puffern und zu verarbeiten. (Bildquelle: Analog Devices, Inc.)
In Bezug auf Sensoren kann die GigE Vision Kamera ihren internen Prozessor nutzen, um maßgeschneiderte Sensor-Schnittstellenprotokolle zu unterstützen.Die GigE Vision-Kamera ist mit verschiedenen Hostgeräten kompatibel, da sie Standard-Ethernet verwendet.Beispielsweise verwenden Personalcomputer und Embedded-Systeme typischerweise GbE-Ports als Standard-Schnittstellen.Wenn die GigE Vision-Kamera Universal-Treiber unterstützt (die in der Regel von diesen Systemen bereitgestellt werden), kann es als weiteres Plug-and-Play-Peripheriegerät verwendet werden.
Ethernet-basierte Lösungen bieten Vorteile für Anwendungen mit nur einer Kamera, erfordern jedoch zusätzliche Hardware für Anwendungen mit mehreren Kameras.Diese Anwendungen erfordern zusätzliche dedizierte Ethernet-Switches oder Netzwerk-Interface-Karten (NICs), um mehrere Datenströme zu verarbeiten.Das Hinzufügen dieser Geräte zum Video-Datenpfad kann sich auf den Durchsatz und die Latenzzeit zwischen Kamera und Host auswirken.
Darüber hinaus verwendet die GMSL-Technologie von Analog Devices eine Point-to-Point-Serieverbindungsmethode, die eine effiziente Lösung für Anwendungen bietet, die mehrere Kameras mit minimalem Latenzzeitraum erfordern.GMSL-Kameras wurden ursprünglich für die Automobilindustrie entwickelt, aber als Alternative zu Ethernet-basierten Kameras werden GMSL-Kameras zunehmend für Anwendungen außerhalb der Automobilindustrie verwendet.
In GMSL-basierten Anwendungen können mehrere kompakte GMSL-Kameras an einen einzelnen GMSL-Host angeschlossen werden, ohne dass der Durchsatz oder die Latenz beeinträchtigt werden,vorausgesetzt, dass das On-Chip-Host-System (SoC) die volle Bandbreite aller Kameras unterstützt (Abbildung 2).
GMSL-Anwendungsdiagramm für mehrere Kameras
Abbildung 2: GMSL-Mehrkameraanwendungen können einfache Kameras (links) verwenden, wobei jede Kamera über eine unabhängige GMSL-Verbindung verbunden und schließlich zu einem einzigen Host (rechts) konvergiert wird. (Bildquelle:Analoggeräte, Inc.)
Kameras, die GMSL verwenden, verwenden in der Regel vereinfachte Signalketten, einschließlich Bildsensoren und GMSL-Serialisierer.
Das Gerät der ersten Generation GMSL (GMSL1) unterstützt eine parallele Niederspannungsdifferenzsignalisierungsschnittstelle (LVDS).
Die Geräte der zweiten Generation GMSL (GMSL2) und der dritten Generation GMSL (GMSL3) unterstützen den gängigen Standard Mobile Industrial Processor Interface (MIPI).die es GMSL-Kameras ermöglicht, eine Vielzahl führender Bildsensoren zu verwenden.
In den meisten Anwendungen werden Rohdaten von Bildsensoren serialisiert und in ihrem ursprünglichen Format über eine GMSL-Verbindung gesendet.die Konstruktion und Herstellung von GMSL-Kameras sind einfacherSie bieten auch wirksamere Lösungen für Anwendungen, die kompakte Kameraformen und einen geringen Stromverbrauch erfordern.
Der GMSL-verknüpfte Host ist in der Regel ein angepasstes eingebettetes System, das einen oder mehrere Hardware-Deserialisierer kombiniert.Die Ausführung einiger Zeilen Code auf dem Host ist in der Regel ausreichend, um auf diese Hardware Deserializers zuzugreifen und Daten abzurufenWenn es einen Treiber für den Bildsensor gibt, müssen die Entwickler nur die entsprechenden Register einstellen, um den Videostream von der Kamera zu lesen.Analog Devices GMSL-Geräte-Evaluierungskit enthält die Software, die erforderlich ist, um auf diese Geräte zuzugreifen und ihre Funktionalität zu erforschenUm mehr Unterstützung für die GMSL-Entwicklung zu erhalten, stellt Analog Devices eine Open-Source-Softwarebibliothek für die GMSL-Technologie zur Verfügung.