GMSL2 vs. FPD-Link III

MIPI CSI-2 verbindet einen Kamerasensor mit einem Prozessor über kurze Verbindungen auf Platinenebene, die typischerweise nicht länger als 30 Zentimeter sind. In vielen Embedded-Systemen ist das ausreichend. In Automotive-Plattformen, Industrierobotern und Multi-Kamera-Inspektionssystemen sind häufig größere Distanzen zwischen Kamera und Verarbeitungseinheit erforderlich. Die Kamera muss oft in einem nennenswerten physischen Abstand zur Recheneinheit positioniert werden, und eine vollständige Netzwerkschnittstelle wie GigE Vision bringt mehr Protokoll-Overhead und physische Größe mit sich, als die Anwendung benötigt.

Serializer/Deserializer-Technologien (SerDes) sind darauf ausgelegt, die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Kameradaten über die kurzen Verbindungsdistanzen hinaus zu verlängern, die von standardmäßigen MIPI-CSI-2-Schnittstellen üblicherweise unterstützt werden. Ein nahe der Kamera integrierter Serializer wandelt den MIPI-CSI-2-Datenstrom in ein Format um, das sich für die Übertragung über ein einziges Koaxial- oder Differenzkabel eignet. Auf der Verarbeitungsseite rekonstruiert ein Deserializer den ursprünglichen Bilddatenstrom für den Host-Prozessor. GMSL2 (Gigabit Multimedia Serial Link 2), ursprünglich von Maxim Integrated entwickelt, und FPD-Link III, entwickelt von Texas Instruments, gehören zu den am weitesten verbreiteten SerDes-Standards für Embedded- und Automotive-Vision-Systeme.

Was SerDes leistet

Bevor die beiden Standards verglichen werden, ist es hilfreich zu verstehen, was die SerDes-Technologie in diesem Kontext bietet. Sowohl GMSL2 als auch FPD-Link III lösen dasselbe Problem mit demselben grundlegenden Ansatz: mehrere Signale auf einer einzigen Kabelstrecke zusammenzufassen.

Über diese eine Leitung arbeiten drei Kanäle gleichzeitig:

Diese Single-Cable-Architektur vereinfacht das Routing in beengten Gehäusen erheblich und reduziert die Anzahl der Steckverbinder an Kameramodulen. In Automotive-Anwendungen verringert sie zudem das Gewicht des Fahrzeugkabelbaums, was bei großen Stückzahlen ein nennenswerter Faktor sein kann.

GMSL2 vs. FPD-Link III: Wesentliche Unterschiede

Beide Standards erzielen auf Systemebene ähnliche Ergebnisse, unterscheiden sich aber in der Implementierung des Physical Layer, der Bandbreitenobergrenze und der Unterstützung durch das Prozessor-Ökosystem.

Die entscheidende praktische Einschränkung ist in beiden Fällen der proprietäre Physical Layer. Ein FPD-Link-III-Serializer auf der Kameraplatine erfordert einen FPD-Link-III-Deserializer auf der Prozessorseite. Die beiden Standards sind nicht interoperabel, sodass die Wahl typischerweise durch die Host-Plattform bestimmt wird, bevor das Kameramodul spezifiziert wird.

Welchen Standard wählen

Für die meisten Ingenieure ergibt sich die Entscheidung aus der Prozessorplattform und nicht aus einem direkten Vergleich der Standards.

GMSL2 wählen, wenn:

• die Zielplattform ein NVIDIA Jetson, Qualcomm SA8295, NXP S32G oder ein ähnliches automotive-taugliches SoC mit nativer GMSL2-Deserializer-Unterstützung ist

• höhere Bandbreite für Sensoren mit sehr hoher Auflösung oder hoher Bildrate erforderlich ist (die 6-Gbps-Obergrenze von GMSL2 bietet mehr Reserve)

• die Anwendung eine Multi-Kamera-Aggregation auf einem einzigen Deserializer umfasst, was GMSL2 auf einigen Bausteinen unterstützt

FPD-Link III wählen, wenn:

• die Zielplattform ein SoC von Texas Instruments ist (TDA4x, TDA2x, Jacinto-Serie)

• die Anwendung ausgereifte, gut dokumentierte Referenzdesigns innerhalb des TI-Ökosystems erfordert

• die Anforderungen an die Stromversorgung innerhalb der aktuellen Kapazität von FPD-Link III liegen

Wenn die Zielplattform beide unterstützt (was bei universellen Embedded-Plattformen wie der NVIDIA-Jetson-Serie zunehmend üblich ist, für die sowohl GMSL2- als auch FPD-Link-III-Deserializer-Carrier-Boards verfügbar sind), kann die Entscheidung auf Basis der Verfügbarkeit von Kameramodulen und der Support-Ressourcen getroffen werden.

Wo diese Standards eingesetzt werden

Die SerDes-Verlängerung wird am häufigsten in Anwendungen spezifiziert, in denen die kurze Reichweite von MIPI CSI-2 eine echte und nicht nur theoretische Einschränkung darstellt.