GMSL vs. MIPI-Kameras: Warum sind GMSL-Kameras besser?

Für eingebettete Visionssysteme wie in der Automobilindustrie, Robotik und Smart Cities werden hochgeschwindige, hocharbeitsfähige Kamerainterfaces benötigt, um große Mengen an hochaufgelösten Videodaten zu verarbeiten und zu übertragen. Obwohl herkömmliche Kamerainterfaces, wie mit CSI-2 , USB 3.0 und GigE, weiterhin in einigen Anwendungen gut abschneiden, reichen sie nicht für Anwendungen aus, die höhere Datentransfergeschwindigkeiten und -distanzen erfordern. Das gleiche gilt für Ethernet und CAN, die zwar häufiger in Automobileingeschäften verwendet werden, aber nicht den Anforderungen gerecht werden, große Mengen an hochaufgelösten digitalen Videodaten mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen.

Mit dem Fortschritt der Technologie kam die entsprechende Lösung zustande. Serializer/Deserializer (SerDes)-Technologie zeichnet sich durch ihre hohe Geschwindigkeit bei der Datentransmission, Unterstützung über lange Distanzen und exzellente Leistung aus und hat sich in den Bereichen Datenkommunikation, Telekommunikation und anderen Anwendungen bewährt. Diese serielle Link-Technologie arbeitet zuverlässig in strengen industriellen und outdoor-Umgebungen, überträgt Daten schnell und mit geringer Latenz. Die Hauptanwendung der SerDes-Technologie besteht darin, die Anzahl der Eingabe-/Ausgabepins und Verbindungen zu minimieren, indem sie eine Datentransmission über ein einzelnes Koaxialkabel oder ein differenzielles Paarkabel bereitstellt.

Gigabit Multimedia Serial Link™ (GMSL)-Kameras nutzen GMSL- und GMSL2-Technologie – eine SerDes-Technologie, die hochgeschwindige Videoübertragung, bidirektionale Kontrolldaten und Stromübertragung über ein einzelnes Koaxialkabel ermöglicht. Im Folgenden werden die Unterschiede zwischen der GMSL-Schnittstelle und traditionellen MIPI-Kamera-Schnittstellen genauer betrachtet und deren Kernkompetenzen analysiert.

Was ist die GMSL-Schnittstelle?

Die Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) Schnittstelle ist ein serieller Kommunikationsprotokoll, der für den Hochgeschwindigkeitsdatentransfer entwickelt wurde, um hochwertige, hochaufgelöste Videos sowie Strom und bidirektionale Kontrolldaten für Robotik und Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) bereitzustellen, wobei sie die Eigenschaften einer multipurpose- und energieeffizienten Schnittstelle aufweist.

Die GMSL-Technologie wandelt Daten auf der Senderseite mittels eines Serialisierers in einen seriellen Datenstrom um und konvertiert den seriellen Datenstrom auf der Empfängerseite mittels eines Deserialisierers zurück in parallele Daten für weitere Verarbeitung. Diese effiziente Datentransfermethode ist in der Lage, Videodaten mit Geschwindigkeiten von bis zu 6 Gigabit pro Sekunde (Gb/s) zu übertragen.

Die Familie der GMSL-Schnittstellen umfasst Seriell-Wandler und Wandler-Rück in verschiedene Schnittstellen wie HDMI, CSI-2, DSI, asymmetrisches DSI, eDP, oLDI und Single/Dual/Quadruple GMSL1/GMSL2, die sowohl am Eingang als auch am Ausgang verwendet werden können. Die GMSL-Schnittstelle ist darauf ausgelegt, Daten über ein einzelnes Koaxialkabel oder ein Differentialpaar von Kabeln (z. B. STP, SPP usw.) zu übertragen. Die GMSL-Schnittstelle ermöglicht es, Daten über ein einzelnes Koaxialkabel oder ein Differentialpaarkabel (z. B. STP, SPP usw.) zu übertragen, wodurch die Anzahl der Eingangs-/Ausgabepins und Verbindungen reduziert wird, während gleichzeitig die Datenausfallsicherheit und eine geringe Latenz gewährleistet wird. Wir haben die GMSL-Kamera bereits vorgestellt, Interessierte können sich den Artikel ansehen. diesen Artikel .

Einführung in die MIPI-Kamera-Schnittstelle

MIPI (Mobile Industry Processor Interface) ist ein Hochgeschwindigkeits-Seriellen-Kommunikationsprotokoll, das für mobile Geräte entwickelt wurde und hauptsächlich in Geräten wie Smartphones eingesetzt wird. Die MIPI-Schnittstelle umfasst eine Vielzahl von Standard-Schnittstellenarten, darunter MIPI CSI-2, die speziell für Kameras entwickelt wurde, um Bilddaten und Videodaten zwischen Kameramodul und anderen Host-Computern zu übertragen. Die hoch effizienten Übertragungsfähigkeiten von MIPI CSI-2 können eine maximale Bandbreite von 6 Gb pro Sekunde bieten, mit tatsächlichen Übertragungsraten von bis zu 5 Gb/s.

Die mehreren Hochgeschwindigkeits-Datennachrichten von MIPI CSI-25 sind darauf ausgelegt, den Bildsensor mit der eingebetteten Hauptplatine zu verbinden, was die Steuerung und Verarbeitung von Bilddaten ermöglicht, um ein vollständiges Bildaufnahmesynergiesystem zu bilden. Die Standard-MIPI-CSI-2-Verbindungslänge ist jedoch auf 30 cm beschränkt, was die Flexibilität in bestimmten Szenarien erheblich einschränkt.

Vorteile der GMSL-Schnittstelle im Vergleich zu MIPI-Kamera-Schnittstellen

1. Übertragungsreichweite: Die GMSL SerDes-Technologie unterstützt eine Übertragungsreichweite von 15 m, was im Vergleich zu den 30 cm des MIPI CSI-2-Interfaces einen überwältigenden Vorteil darstellt.
2. EMI/EMC-Leistung: Das GMSL-Interface verbessert die EMI-Leistung der Verbindung durch programmierbare Ausgänge und Frequenzsprungsfähigkeiten und erfordert keinen externen Frequenzsprungtakt. Das GMSL verfügt außerdem über einen speziell für die EMC-Toleranz der Kanäle entwickelten Hochimmunitätsmodus (HIM), um die Zuverlässigkeit von Sicherheitskameras zu erhöhen.
3. Automatische Wiederholungsanforderung (ARQ): GMSL verwendet die ARQ-Methode, um die Zuverlässigkeit der Datentransmission sicherzustellen. Die Genauigkeit der Daten wird durch automatische Wiederholungen sichergestellt, wenn Daten empfangen werden. In GMSL2 wird ARQ zusammen mit Zyklischen Redundanzprüfungen (CRC) eingesetzt, um festzustellen, ob ein Paket empfangen wurde oder nicht, was die Robustheit der kritischen Systemsteuerfunktionen erhöht.
4. Rückwärtskompatibilität: Das GMSL-Interface unterstützt Rückwärtskompatibilität, wodurch neuere Versionen auf älteren Interfaces betrieben werden können, auch wenn dabei Einschränkungen bestehen.
5. Unterstützung virtueller Kanäle: Die Unterstützung virtueller Kanäle ermöglicht es der SerDes-Architektur, die Aufnahme von mehreren Kameras zu implementieren. Der GMSL-Deserializer kann bis zu 16 virtuelle Kanäle decodieren, und virtuelle Kanäle werden auch von MIPI CSI-2 und CSI-3 unterstützt.
6. Kompatible Plattformen: Die GMSL-Kamera bietet vorinstallierte Unterstützung für NVIDIA® Jetson™-Entwicklungskits sowie für Connect Techs Rogue-, Rudi-AGX- und Rudi-NX-Plattformen, die auf dem Jetson Xavier™ NX basieren, um die Prototypenerstellung und den Einsatz von Vision-Produkten zu beschleunigen.

Schlussfolgerung

Was die Ergebnisse betrifft, ist obwohl das heute am weitesten verbreitete Kamerainterface das USB-Kamerainterface ist, ist das GMSL in den meisten Fällen definitiv das bevorzugte Kamerainterface für eingebettete Visionssysteme wie Robotik, ADAS, intelligente Verkehrssysteme usw. Das GMSL-Kamerainterface bietet dank dieser längeren Übertragungsstrecke und stabiler, hochaufgelöster Bild- und Videodaten besser Unterstützung für spezifische Anwendungsbereiche.

Sinoseen hat umfangreiche Erfahrung in der Kameradesign- und -herstellung und kann Ihnen den professionellsten Rat und Support bieten, um Ihre Anwendungsanforderungen zu verstehen und Ihnen das Beste zu bieten, geeignete eingebettete Vision-Lösung . Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.