Embedded Vision-Systeme sind in Branchen wie Biowissenschaften, Fertigung und Sportübertragungen unverzichtbar. Ihre Leistung hängt von der Wahl der richtigen Schnittstelle für eine unterbrechungsfreie Bildübertragung vom Aufnahmesystem der Kamera zur Verarbeitungseinheit ab. Die Schnittstelle muss einen hohen Durchsatz gewährleisten, Datenflussengpässe vermeiden und eine für die Anwendung angemessene Übertragungsdistanz gewährleisten.
Die GMSL-Schnittstelle (Gigabit Multimedia Serial Link) erweitert diese Möglichkeiten und ermöglicht eine hochwertige Bilddatenübertragung mit geringer Latenz über Entfernungen von bis zu 15 Metern. Die Fähigkeit dieser Schnittstelle, hochauflösende Videos mit geringer Latenz zu verarbeiten und die Datenübertragung über große Entfernungen zu unterstützen, macht sie zur idealen Wahl für viele moderne Embedded Vision-Systeme.
In diesem Blog erfahren Sie alles Wissenswerte über die GMSL-Technologie.
Was ist GMSL-Technologie?
Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL)-Kameraschnittstellen sind für die schnelle und hochauflösende Videoausgabe konzipiert. Sie nutzen einen Serialisierer auf der Senderseite, um parallele Daten in einen seriellen Hochgeschwindigkeitsstrom umzuwandeln. Dies reduziert die Komplexität der Datenleitungen und minimiert das Risiko von Signalstörungen. Auf der Empfängerseite wandelt ein Deserialisierer die seriellen Daten zurück in ihre ursprüngliche parallele Form, bereit zur Verarbeitung.
Die GMSL-Schnittstelle ermöglicht Videoübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 6 GB pro Sekunde und ermöglicht so die Übertragung unkomprimierter, hochauflösender Videostreams mit minimaler Latenz. Diese Geschwindigkeit ist entscheidend für Anwendungen, die Echtzeit-Datenverarbeitung erfordern.
Grundprinzipien der GMSL-Kameraschnittstelle
Serializer/ Deserializer (SerDes)-Technik
Der Kern der GMSL-Technologie liegt in der Serializer/ Deserializer- Technik (SerDes). Der Serializer verarbeitet eingehende parallele Daten vom Kamerasensor und wandelt sie in einen sequentiellen seriellen Datenstrom um. Der Konvertierungsprozess vereinfacht das Kabeldesign und reduziert potenzielle Signalstörungen, wodurch die Integrität der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung gewährleistet bleibt.
Der Deserialisierer am Empfangsende wandelt die seriellen Daten in ihre ursprüngliche parallele Form zurück und stellt so sicher, dass das empfangende System sie korrekt verarbeiten kann.
Verkabelung
Die GMSL-Schnittstelle verwendet Koaxialkabel, die für ihre hervorragende Abschirmung und die Fähigkeit bekannt sind, Hochfrequenzsignale ohne größere Verluste über große Entfernungen zu übertragen. Koaxialkabel tragen zur Wahrung der Signalintegrität bei, verhindern Datenbeschädigungen und minimieren Störungen durch externe elektromagnetische Quellen. GMSL-Schnittstellen können auch über Twisted-Pair -Kabel betrieben werden, die eine kostengünstige Alternative darstellen und dennoch eine schnelle Datenübertragung ermöglichen.
Datenrate und Auflösung
Die GMSL-Technologie unterstützt hohe Datenraten und ermöglicht so die Übertragung von unkomprimierten Videos und hochauflösenden Bildern. Mit Datenraten von bis zu 6 GB pro Sekunde gewährleistet GMSL, dass selbst datenintensivste Anwendungen reibungslos und ohne Leistungseinbußen laufen.
Unterstützung mehrerer Schnittstellen
Die GMSL-Schnittstelle ist mit verschiedenen Datenformaten kompatibel, darunter HDMI, CSI-2, DSI und eDP . Dadurch wird sichergestellt, dass die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung erfüllt werden.
Bidirektionale Kommunikation
GMSL unterstützt die bidirektionale Kommunikation für kamerabasierte Anwendungen, um Steuersignale über dasselbe physische Medium zu senden und zu empfangen, das auch für die Videodatenübertragung verwendet wird. Dies ist entscheidend für Echtzeit-Feedback und -Steuerung. Da GMSL Video- und Steuerdaten über eine einzige Schnittstelle unterstützt, vereinfacht es das Systemdesign und reduziert den Bedarf an zusätzlicher Verkabelung. Dies führt zu einer optimierten Produktentwicklung und -bereitstellung.
Arten von GMSL-Kameraschnittstellen
GMSL1
GMSL1 bietet Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung für verschiedene Anwendungen, darunter Video-Streaming im Automobilbereich. GMSL1 nutzt Koaxialkabel und bietet Datenraten von bis zu 3,125 Gbit/s. Es kann unkomprimiertes 1080p60-Video mit einer typischen Latenz von weniger als einer Mikrosekunde übertragen.
GMSL2
GMSL2 bietet noch höhere Bandbreiten und unterstützt Datenraten von bis zu 6 Gbit/s über ein 15-Meter-Kabel. Es bietet außerdem höhere Auflösungen (4K), unterstützt größere Kabellängen und verbesserte Datenintegritätsprüfungen. Daher eignet sich die GMSL2-Schnittstelle ideal für anspruchsvolle Umgebungen, in denen Datenqualität und höhere Bandbreite entscheidend sind.
GMSL3
GMSL3 unterstützt Datenraten von bis zu 12 Gbit/s im Vorwärtskanal und 187 Mbit/s im Rückwärtskanal. Es ermöglicht eine unkomprimierte 4K-Auflösung mit 90 fps und liefert flüssige Videostreams. Darüber hinaus ermöglicht GMSL3 die Integration von drei 4K-Streams über ein einziges PoC-Kabel für Echtzeit-3D-Bildgebung und Rundumsichtfunktionen.
So funktioniert die GMSL-Technologie
- Die GMSL-Kameraschnittstelle basiert auf dem Prinzip der Hochgeschwindigkeitsdatenserialisierung. Sobald der Kamerasensor ein Bild erfasst, werden die Rohpixeldaten, typischerweise im parallelen Format, an den Serialisierer weitergeleitet.
- Der Serialisierer wandelt diese parallelen Daten in einen seriellen Hochgeschwindigkeitsstrom um, wodurch die Anzahl der erforderlichen Datenleitungen reduziert und potenzielle Störungen minimiert werden.
- Der serialisierte Datenstrom wird dann über ein Kabel übertragen, beispielsweise ein Koaxialkabel oder ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel, das aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit gegen Rauschen und Störungen ausgewählt wurde.
- Beim Erreichen ihres Ziels, das eine Anzeige oder eine Verarbeitungseinheit sein kann, werden die Daten deserialisiert.
- Der Deserialisierer konvertiert die seriellen Daten zurück in ihre ursprüngliche parallele Form und macht sie so zur Verarbeitung bereit.
Das GMSL-Protokoll integriert außerdem Fehlerkorrekturtechniken, um die Datenintegrität während der Übertragung aufrechtzuerhalten.
GMSL-Kameras von e-con Systems
e-con Systems ist ein Branchenpionier mit über 20 Jahren Erfahrung in der Konzeption, Entwicklung und Herstellung von OEM-Kameras . Wir bieten verschiedene GMSL-, GMSL2- und GMSL3-Kameras für verschiedene Anwendungsfälle an – von Industrie und Landwirtschaft bis hin zur Medizin.
Diese hochmodernen Kameras sind mit erstklassigen Funktionen wie HDR, Gehäusen mit Schutzart IP66/67/69K, Global Shutter/Rolling Shutter, LED-Flimmerminderung und mehr ausgestattet. Die GMSL-Kameras von e-con Systems sind außerdem mit verschiedenen Plattformen kompatibel, einschließlich dem NVIDIA Jetson-Entwicklungskit.
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Wenn Sie Hilfe bei der Integration von GMSL-Kameras in Ihre Embedded Vision-Anwendungen benötigen, schreiben Sie uns bitte an camerasolutions@e-consystems.com .
Prabu ist Chief Technology Officer und Head of Camera Products bei e-con Systems und verfügt über eine reiche Erfahrung von mehr als 15 Jahren im Bereich der eingebetteten Bildverarbeitung. Er bringt umfassende Kenntnisse in den Bereichen USB-Kameras, eingebettete Bildverarbeitungskameras, Bildverarbeitungsalgorithmen und FPGAs mit. Er hat über 50 Kameralösungen für verschiedene Bereiche wie Medizin, Industrie, Landwirtschaft, Einzelhandel, Biometrie und mehr entwickelt. Er verfügt außerdem über Fachwissen in der Gerätetreiberentwicklung und BSP-Entwicklung. Derzeit liegt der Schwerpunkt von Prabu auf der Entwicklung intelligenter Kameralösungen, die KI-basierte Anwendungen des neuen Zeitalters ermöglichen.