Endüstriyel ve otomotiv uygulamaları, gerçek zamanlı, yüksek bant genişliğine sahip video verilerini verimli ve güvenilir bir şekilde sağlaması gereken yüksek çözünürlüklü görüntüleme sistemlerine giderek daha fazla güveniyor. GigE Vision standardı yaygın olarak bilinmesine ve yaygın olarak kullanılmasına rağmen güncellenen uygulama gereksinimleri, insanları alternatif çözümler aramaya yöneltmektedir. Gigabit Multimedya Seri Bağlantı (GMSL) teknolojisi, birden fazla kamerayı destekleyen, sıkı gerçek zamanlı işleme olanak tanıyan, karmaşıklığı azaltan, deterministik, düşük güç özelliklerine ve kompakt bir görünüme sahip alternatif bir teknolojidir.
Bu makale GigE Vision ve GMSL arasındaki temel farkları kısaca tanıtmaktadır. Daha sonra Analog Devices'ın GMSL çözümlerini tanıtın ve sistem karmaşıklığını önemli ölçüde azaltmak, güvenilirliği artırmak ve verimli gerçek zamanlı video iletimi sağlamak için bu çözümlerin nasıl kullanılacağını açıklayın.
Kamera arayüzü teknolojisi performansı nasıl etkiler?
Farklı arayüz teknolojileri, birçok görüntüleme uygulamasının temel gereksinimlerini karşılamak için kamera sensörleri ile ana işlemciler arasındaki mesafeyi genişletmeye yönelik çözümler sunar. Gigabit Ethernet (GbE) teknolojisine dayalı GigE Vision kamera arayüzü standardı geniş çapta benimsenmiştir. GigE Vision kameralar tipik olarak üç ana bileşenden oluşan bir sinyal zincirine dayanır: bir görüntü sensörü, bir işlemci ve bir Ethernet fiziksel katman (PHY) arayüzü (Şekil 1).
Ethernet kameraları işlemci tabanlı sinyal zinciri görüntülerini kullanır
Şekil 1: Ethernet kamerası, iletimden önce görüntü sensörü verilerini arabelleğe almak ve işlemek için işlemci tabanlı bir sinyal zinciri kullanır. (Resim kaynağı: Analog Devices, Inc.)
Sensörler açısından GigE Vision kamera, özelleştirilmiş sensör arayüzü protokollerini desteklemek için dahili işlemcisini kullanabilir. İletim açısından GigE Vision kamera, standart Ethernet kullanan çeşitli ana cihazlarla uyumludur. Örneğin, kişisel bilgisayarlar ve gömülü sistemler genellikle standart arayüzler olarak GbE bağlantı noktalarını kullanır. GigE Vision kamera evrensel sürücüleri destekliyorsa (genellikle bu sistemler tarafından sağlanır), başka bir tak ve çalıştır çevre birimi olarak kullanılabilir.
Ethernet tabanlı çözümlerin tek kameralı uygulamalarda avantajları vardır ancak çok kameralı uygulamalarda ek donanım gerektirir. Genellikle bu uygulamalar birden fazla veri akışını yönetmek için ek özel Ethernet anahtarları veya ağ arayüz kartları (NIC'ler) gerektirir. Bu cihazların video veri yoluna eklenmesi, kamera ile ana bilgisayar arasındaki verimi ve gecikmeyi etkileyebilir.
Ayrıca, Analog Devices'ın GMSL teknolojisi, noktadan noktaya seri bağlantı yöntemini benimseyerek, minimum gecikmeyle birden fazla kamera gerektiren uygulamalar için etkili bir çözüm sağlar. GMSL kameralar başlangıçta otomotiv uygulamaları için tasarlandı, ancak Ethernet tabanlı kameralara alternatif olarak GMSL kameralar, otomotiv endüstrisi dışındaki uygulamalar için giderek daha fazla benimseniyor.
GMSL tabanlı uygulamalarda, çip üzerindeki ana bilgisayar sisteminin (SoC) tüm kameraların tam bant genişliğini desteklemesi koşuluyla, birden fazla kompakt GMSL kamera, verimi veya gecikmeyi etkilemeden tek bir GMSL ana bilgisayarına bağlanabilir (Şekil 2).
GMSL Çoklu Kamera Uygulama Şeması
Şekil 2: GMSL çoklu kamera uygulamaları, her bir kameranın bağımsız bir GMSL bağlantısı üzerinden bağlandığı ve sonuçta tek bir ana bilgisayara (sağda) birleştiği basit kameralar (solda) kullanabilir. (Resim kaynağı: Analog Devices, Inc.)
GMSL kullanan kameralar genellikle görüntü sensörleri ve GMSL serileştiriciler dahil olmak üzere basitleştirilmiş sinyal zincirlerini kullanır. GMSL sıralayıcı iki standart sensör arayüzünü destekler:
Birinci nesil GMSL (GMSL1) cihazı, paralel düşük voltajlı diferansiyel sinyalleme (LVDS) arayüzünü destekler.
İkinci nesil GMSL (GMSL2) ve üçüncü nesil GMSL (GMSL3) cihazları, popüler Mobil Endüstriyel İşlemci Arayüzü (MIPI) standardını destekleyerek GMSL kameraların çeşitli önde gelen görüntü sensörlerini kullanmasına olanak tanır.
Çoğu uygulamada, görüntü sensörlerinden gelen ham veriler serileştirilir ve bir GMSL bağlantısı üzerinden orijinal formatında gönderilir. İşlemcilerin ve diğer destekleyici bileşenlerin bulunmaması nedeniyle GMSL kameraların tasarımı ve üretimi daha basittir. Ayrıca kompakt kamera şekilleri ve düşük güç tüketimi gerektiren uygulamalar için daha etkili çözümler sunarlar.
GMSL bağlantılı ana bilgisayar genellikle bir veya daha fazla donanım seri durumdan çıkarıcısını birleştiren özelleştirilmiş bir gömülü sistemdir. Ana bilgisayarda birkaç satır kod çalıştırmak genellikle bu donanım seri durumdan çıkarıcılarına erişmek ve verileri almak için yeterlidir. Görüntü sensörü için bir sürücü varsa, geliştiricilerin yalnızca kameradan video akışını okumak için uygun kayıtları ayarlaması gerekir. Analog Devices'ın GMSL cihaz değerlendirme kiti, bu cihazlara erişmek ve işlevlerini keşfetmek için gereken yazılımı içerir. GMSL gelişimine daha fazla destek sağlamak amacıyla Analog Devices, GMSL teknolojisi için açık kaynaklı bir yazılım kütüphanesi sağlar.