Las aplicaciones industriales y automotrices dependen cada vez más de sistemas de imágenes de alta resolución, que deben poder proporcionar de manera eficiente y confiable datos de video de gran ancho de banda en tiempo real. Aunque el estándar GigE Vision es ampliamente conocido y utilizado, los requisitos de aplicación actualizados están incitando a la gente a buscar soluciones alternativas. La tecnología Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) es una tecnología alternativa que admite múltiples cámaras, permite un procesamiento estricto en tiempo real, reduce la complejidad y tiene características deterministas, de bajo consumo y una apariencia compacta.
Este artículo presenta brevemente las principales diferencias entre GigE Vision y GMSL. Luego, presente las soluciones GMSL de Analog Devices y explique cómo usar estas soluciones para reducir significativamente la complejidad del sistema, mejorar la confiabilidad y lograr una transmisión de video eficiente en tiempo real.
Cómo la tecnología de la interfaz de la cámara afecta el rendimiento
Diferentes tecnologías de interfaz brindan soluciones para ampliar la distancia entre los sensores de la cámara y los procesadores host para cumplir con los requisitos básicos de muchas aplicaciones de imágenes. El estándar de interfaz de cámara GigE Vision basado en la tecnología Gigabit Ethernet (GbE) ha sido ampliamente adoptado. Las cámaras GigE Vision normalmente dependen de una cadena de señal que consta de tres componentes principales: un sensor de imagen, un procesador y una interfaz de capa física (PHY) de Ethernet (Figura 1).
Las cámaras Ethernet utilizan imágenes de cadena de señales basadas en procesadores
Figura 1: La cámara Ethernet utiliza una cadena de señal basada en un procesador para almacenar en búfer y procesar los datos del sensor de imagen antes de la transmisión. (Fuente de la imagen: Analog Devices, Inc.)
En términos de sensores, la cámara GigE Vision puede usar su procesador interno para admitir protocolos de interfaz de sensor personalizados. En términos de transmisión, la cámara GigE Vision es compatible con varios dispositivos host mediante el uso de Ethernet estándar. Por ejemplo, las computadoras personales y los sistemas integrados suelen utilizar puertos GbE como interfaces estándar. Si la cámara GigE Vision admite controladores universales (que normalmente proporcionan estos sistemas), se puede utilizar como otro periférico plug and play.
Las soluciones basadas en Ethernet tienen ventajas en aplicaciones de una sola cámara, pero requieren hardware adicional en aplicaciones de múltiples cámaras. Por lo general, estas aplicaciones requieren conmutadores Ethernet dedicados adicionales o tarjetas de interfaz de red (NIC) para manejar múltiples flujos de datos. Agregar estos dispositivos a la ruta de datos de video puede afectar el rendimiento y la latencia entre la cámara y el host.
Además, la tecnología GMSL de Analog Devices adopta un método de enlace serie punto a punto, lo que proporciona una solución eficiente para aplicaciones que requieren múltiples cámaras con una latencia mínima. Las cámaras GMSL se diseñaron originalmente para aplicaciones automotrices, pero como alternativa a las cámaras basadas en Ethernet, las cámaras GMSL se están adoptando cada vez más para aplicaciones fuera de la industria automotriz.
En aplicaciones basadas en GMSL, se pueden conectar varias cámaras GMSL compactas a un único host GMSL sin afectar el rendimiento o la latencia, siempre que el sistema host en chip (SoC) admita el ancho de banda completo de todas las cámaras (Figura 2).
Diagrama de aplicación de múltiples cámaras GMSL
Figura 2: Las aplicaciones de múltiples cámaras GMSL pueden usar cámaras simples (izquierda), con cada cámara conectada a través de un enlace GMSL independiente y, en última instancia, convergiendo en un único host (derecha). (Fuente de la imagen: Analog Devices, Inc.)
Las cámaras que utilizan GMSL suelen utilizar cadenas de señales simplificadas, incluidos sensores de imagen y serializadores GMSL. El secuenciador GMSL admite dos interfaces de sensor estándar:
El dispositivo GMSL (GMSL1) de primera generación admite una interfaz paralela de señalización diferencial de bajo voltaje (LVDS).
Los dispositivos GMSL (GMSL2) de segunda generación y GMSL (GMSL3) de tercera generación son compatibles con el popular estándar Mobile Industrial Processor Interface (MIPI), lo que permite que las cámaras GMSL utilicen una variedad de sensores de imagen líderes.
En la mayoría de las aplicaciones, los datos sin procesar de los sensores de imagen se serializan y se envían en su formato original a través de un enlace GMSL. Debido a la ausencia de procesadores y otros componentes de soporte, el diseño y fabricación de las cámaras GMSL son más sencillos. También proporcionan soluciones más efectivas para aplicaciones que requieren formas de cámara compactas y bajo consumo de energía.
El host vinculado GMSL suele ser un sistema integrado personalizado que combina uno o más deserializadores de hardware. Ejecutar unas pocas líneas de código en el host suele ser suficiente para acceder a estos deserializadores de hardware y recuperar datos. Si hay un controlador para el sensor de imagen, los desarrolladores solo necesitan configurar los registros apropiados para leer la transmisión de video desde la cámara. El kit de evaluación de dispositivos GMSL de Analog Devices incluye el software necesario para acceder a estos dispositivos y explorar su funcionalidad. Para obtener más soporte para el desarrollo de GMSL, Analog Devices proporciona una biblioteca de software de código abierto para la tecnología GMSL.