GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link) und FPD-Link (Flat Panel Display Link) sind zwei der beliebtesten Schnittstellen in der Embedded Vision für die Breitbandübertragung über große Entfernungen. Von allen Versionen der beiden Serien erfreuen sich GMSL2 und FPD-Link III aufgrund ihrer Funktionen, Leistung und breiten Anwendung in High-End-Kameraanwendungen größter Beliebtheit.
Obwohl GMSL2 und FPD-Link III hinsichtlich ihrer Funktionen recht ähnlich sind, gibt es einige strukturelle und architektonische Unterschiede. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Vergleich der beiden Schnittstellen – hinsichtlich ihrer Funktionen, Architektur, Leistung und Anwendungen.
Die zugrunde liegende Technologie hinter den GMSL2- und FPD-Link III-Schnittstellen
Sowohl GMSL2 als auch FPD-Link III sind SerDes-basierte Datenübertragungsverfahren. SerDes ist eine Technik, die entwickelt wurde, um die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, indem parallele Daten auf der Senderseite in einen seriellen Datenstrom umgewandelt und auf der Empfängerseite wieder in parallele Daten zurückkonvertiert werden.
Die Konvertierung paralleler Daten in den seriellen Datenstrom erfolgt mithilfe eines sogenannten Serialisierers, während die Rückkonvertierung in parallele Daten mithilfe eines Deserialisierers erfolgt . Daher der Name SerDes (Serializer/ Deserializer ).
Zu den wichtigsten Vorteilen der SerDes-Technologie gehören:
- Es bietet Fernübertragung mit hoher Geschwindigkeit und sehr geringer Latenz.
- SerDes-Schnittstellen und -Kabel weisen eine hohe Stoß- und Vibrationsfestigkeit auf und eignen sich daher für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen.
- Obwohl sie hauptsächlich für den Automobilbereich konzipiert sind, können GMSL und FPD-Link aufgrund ihrer Industriequalität auch für andere Anwendungen wie AMRs (Autonome Mobile Roboter) und andere autonome und manuelle Fahrzeuge verwendet werden.
Was sind GMSL2-Kameras?
GMSL2-Kameras nutzen die GMSL2-Schnittstelle zur Datenübertragung von der Kamera zum Host. Maxim Integrated (die Entwickler der GMSL-Schnittstelle) definiert die GMSL-Schnittstellenfamilie wie folgt:
Gigabit Multimedia Serial Link™ (GMSL)-Serialisierer und -Deserialisierer (SerDes) sind Hochgeschwindigkeits-Kommunikations-ICs, die die hohen Bandbreiten-, komplexen Verbindungs- und Datenintegritätsanforderungen vollständig unterstützen, die zur Unterstützung der Weiterentwicklung von Infotainmentsystemen und Fahrerassistenzsystemen (ADAS) im Automobilbereich erforderlich sind.
Das neueste Mitglied der GMSL-Familie ist die GMSL3-Technologie. Obwohl sie fortschrittlicher ist, eignet sich GMSL2 für die meisten modernen Embedded Vision-Anwendungen und ermöglicht die Datenübertragung mit einer FC- (Forward Channel) und BC- (Backward Channel) Bandbreite von 6 Gbit/s bzw. 187 Mbit/s. Die Verbindung erfolgt über ein koaxiales Shielded Twisted Pair (STP)-Kabel oder ein Shielded Parallel Pair (SPP)-Kabel.
Unten sehen Sie das Blockdiagramm einer GMSL-Kamera:
Abbildung 1 – GMSL-Kamerasystem
GMSL2 unterstützt die MIPI- und parallelen Vorwärtsschnittstellen sowie die I2C- und UART-Rückwärtsschnittstellen. Dies sorgt für eine reibungslose und komfortable Übertragung. Es können Daten bis zu einer Entfernung von 15 Metern übertragen werden.
Was sind FPD-Link III-Kameras?
FPD-Link III ist eine von Texas Instruments entwickelte Schnittstelle für die Fernübertragung. Die Entwickler positionieren FPD-Link III für Anwendungen wie ADAS, Sicherheits- und Überwachungskameras , Industriesysteme und medizinische Bildgebung . Wie GMSL2 bieten auch FPD-Link-III-Kameras eine maximale Datenübertragungsdistanz von 15 m
FPD-Link III bietet eine Bandbreite von 4,16 Gbit/s (FC) und 50 Mbit/s (BC). Das von der Schnittstelle unterstützte Single-Ended-Koaxial- oder Shielded-Twisted-Pair-Kabel (STP) entspricht der Automobilqualität und kann in einer Vielzahl von Fahrzeugen eingesetzt werden – von Autos bis hin zu Robotern und Traktoren.
Abbildung 2 – Typische Architektur einer FPD-Link III-Kamera
FPD-Link III ist eine D-PHY v1.2- und CSI-2 v1.3-kompatible Systemschnittstelle und unterstützt bis zu vier Datenspuren mit jeweils 832 Mbit/s. Darüber hinaus unterstützt es vier virtuelle Kanäle für zusätzliche Bandbreite.
GMSL2-Kameras vs. FPD-Link III-Kameras – ein Vergleich der einzelnen Funktionen
Nachdem wir nun wissen, was die beiden Schnittstellen sind, ist es an der Zeit, die technischen Funktionen und Spezifikationen von GMSL2 und FPD-Link III nebeneinander zu vergleichen.
Die folgende Tabelle veranschaulicht dies:
| Merkmal/Parameter | FPD-Link III | GMSL2 |
| Rückwärtsschnittstelle | I2C | I2C und UART |
| Vorwärtsschnittstelle | 4-spuriges MIPI CSI 2 | MIPI- und Parallelschnittstelle |
| Paketgröße | 5mm x 5mm | 7mm x 7mm |
| Betriebstemperatur | –40°C bis +125°C | –40°C bis +125°C |
| Bandbreite für FC und BC | 4,16 Gbit/s und 50 Mbit/s | 6 Gbit/s und 187 Mbit/s |
| GPIO unterstützt | 4 | 10 |
| Audioübertragung | Möglich | Nicht möglich |
| Synchronisation | Möglich | Möglich |
| Max. Kabellänge | 15m | 15m |
Tabelle 1 – Funktionsvergleich von GMSL2 und FPD-Link III
Lassen Sie uns von den vielen Funktionen auf die Details einiger der wichtigsten eingehen:
- Bandbreite
- Übertragungsdistanz
- EMI/EMV-Leistung
- Unterstützung virtueller Kanäle
- Unterstützung mehrerer Kameras
Bandbreite
Wir haben bereits gesehen, wie GMSL2 und FPD-Link III hinsichtlich der Bandbreite abschneiden (siehe Tabelle 1). Man könnte sagen, dass GMSL2 gegenüber FPD-Link III einen leichten Vorteil hat. Beide Schnittstellen erfüllen jedoch die Datenübertragungsanforderungen moderner kamerabasierter Embedded-Systeme.
Übertragungsdistanz
Hinsichtlich der Entfernung, über die Bild- und Videodaten übertragen werden können, liegen die beiden Schnittstellen gleichauf. Sowohl GMSL2 als auch FPD-Link III können Kameras anschließen, die bis zu 15 Meter vom Host entfernt platziert sind.
EMI/EMV-Leistung
GMSL2-Kameras sind mit Spread-Spectrum-Fähigkeit und HIM (High Immunity Mode) ausgestattet. Dies ermöglicht eine zuverlässigere Rückkanalkommunikation. Dies wiederum führt zu einer besseren EMI-Leistung (elektromagnetische Interferenz) und einer besseren elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).
Wenn es um FPD-Link III geht, ist die Schnittstelle als Option zur Minderung von EMI/EMV in der Lage, ein REFCLK mit Spread Spectrum Clocking (SSC)-Profil mit bis zu ±0,5 % Amplitudenabweichungen ( Center Spread) oder bis zu 1 % Amplitudenabweichungen (Down Spread) und bis zu 33 kHz Frequenzmodulation von einer Taktquelle zu tolerieren (Quelle: Texas Instruments).
Dadurch ist FPD-Link III hinsichtlich der EMV- bzw. EMI-Leistung für den Einsatz geeignet.
Unterstützung virtueller Kanäle
GMSL2 und FPD-Link III basieren auf SerDes-Techniken und unterstützen virtuelle Kanäle. Für Dual-4-Lane-MIPI-CSI-2 kann ein GMSL- Deserialisierer bis zu 16 virtuelle Kanal-IDs effektiv dekodieren. FPD-Link III hingegen unterstützt bis zu vier virtuelle Kanäle.
Unterstützung mehrerer Kameras
Sowohl GMSL2 als auch FPD-Link III unterstützen die Mehrkamerakonfiguration mit der Möglichkeit zum synchronisierten Streaming. In FPD-Link III sorgt der Serialisierer zusammen mit einem zugehörigen Deserialisierer für eine präzise Mehrkamera-Sensortaktung und Sensorsynchronisierung (siehe Abbildung 2 zur Architektur einer FPD-Link III-Kamera).
Plattformkompatibilität
GMSL2- und FPD Link III-Kameras sind mit den meisten gängigen Verarbeitungsplattformen auf dem Markt kompatibel. Das Kamera-Kit muss jedoch so konzipiert sein, dass es problemlos mit den gewünschten Plattformen evaluiert werden kann.
Beispielsweise sind die GMSL2- und FPD-Link III-Kameras von e-con Systems mit Plattformen wie NVIDIA Jetson AGX Orin, AGX Xavier, Xavier NX, TX2 NX und Nano kompatibel. Besuchen Sie die Seiten zu den GMSL2-Kameras und FPD-Link III-Kameras, um mehr über das komplette Kameraportfolio von e-con für die beiden Schnittstellen zu erfahren.
Schlussworte
GMSL2 und FPD-Link III sind sich in den meisten Funktionen recht ähnlich. Die Auswahl der richtigen Schnittstelle für Ihr Embedded Vision-System muss unter Berücksichtigung zahlreicher Faktoren erfolgen. Es empfiehlt sich immer, vor der Produktentwicklung die Hilfe eines Bildverarbeitungsexperten wie e-con Systems in Anspruch zu nehmen.
Um die perfekte Kamera für Ihr Embedded Vision-System zu finden, besuchen Sie bitte die folgenden Seiten:
- Kameraauswahl (um unser gesamtes Kameraportfolio anzuzeigen)
- GMSL2-Kameras (um alle unsere GMSL/GMSL2-Kameras anzuzeigen)
- FPD-Link III-Kameras (zum Durchsuchen unserer FPD-Link III-Kameras)
Wenn Sie Hilfe bei der Integration von Kameras in Ihr Gerät 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.