L'interface GMSL dans les systèmes de vision industrielle
Compatibilité, configuration et fonctionnement
GMSL™, l'interface Gigabit Multimedia Serial Link, permet la transmission rapide et fiable de grands volumes de données image/vidéo sur de longues distances. Le tunneling de protocole augmente considérablement la portée MIPI CSI-2. Les systèmes sur puce et modules de système sur puce prennent en charge l'interface MIPI CSI-2, ils peuvent donc être combinés avec flexibilité aux caméras GMSL. Les tâches de vision complexes, telles que du multi-caméras avec IA sur système embarqué, en bénéficient.
Dernière mise à jour : 20/03/2026
Temps de lecture : environ 17 Minutes
Faits marquants sur l'interface GMSL
GMSL transmet de grandes quantités d'images et de données vidéo sur de longues distances
Interface propriétaire d'Analog Devices, disponible en largeurs de bande de 3, 6 et 12 Gbps
Utilise des puces de sérialisation et de désérialisation et généralement des câbles coaxiaux d'une longueur maximale de 15 m.
Pas de norme de vision uniforme : chaque caméra et chaque capteur nécessitent une intégration et une configuration individuelles, ce qui rend l'intégration et l'échange plus difficiles.
Systèmes hôtes : principalement des solutions intégrées telles que des SoC / SoM, intégrées dans des IPC ou du matériel de conception personnalisée ; une expertise approfondie des protocoles de bas niveau et du matériel est nécessaire pour la configuration.
La solution Basler GMSL avec traitement embarqué dans la caméra offre une compatibilité et une intégration GenICam via GenTL ; les packs d'activation de caméra Basler' permettent le plug-and-play.
Domaines d'application typiques : robots mobiles, systèmes logistiques, véhicules autoguidés et automatisation des usines basée sur l'IA.
Qu'est-ce que le GMSL ?
GMSL est une interface série propriétaire à grande vitesse d'Analog Devices. Elle a été développée pour la transmission de données d'image sur de longues distances dans le secteur automobile.
Trois générations de GMSL
L'interface GMSL est actuellement disponible en trois générations, chacune ayant une largeur de bande deux fois supérieure à celle de la génération précédente :
GMSL1 : Taux de transmission jusqu'à 3 Gbps
GMSL2 : Taux de transmission jusqu'à 6 Gbps
GMSL3 : Transmission jusqu'à 12 Gbps
GMSL comme extension pour MIPI CSI-2
Le GMSL permet d'utiliser l'interface MIPI CSI-2 à des distances beaucoup plus grandes que celles qu'elle est généralement capable de supporter - jusqu'à 15 m, contre 30 cm pour l'interface MIPI CSI-2. Pour ce faire, on utilise des puces sérialiseuses et désérialiseuses.
Conversion des signaux SerDes : sérialiseur et déréaliseur
Le sérialiseur dans la caméra convertit les données MIPI CSI-2 en un signal série qui est transmis via un câble. Le désérialiseur dans le système hôte, par exemple un PC industriel ou une carte porteuse, reconvertit le signal en données MIPI CSI-2 d'origine. Il existe des sérialiseurs et des désérialiseurs pour chaque génération GMSL. Leur intégration dans la caméra et le système hôte nécessite une configuration individuelle des deux côtés.
Transmission de données jusqu'à 15 m par câble coaxial
Les câbles coaxiaux avec des connecteurs FAKRA sont généralement utilisés comme support de transmission, mais des câbles à paires torsadées blindées (STP shielded twisted pair) avec des connecteurs HSD sont également possibles. Les câbles coaxiaux peuvent non seulement transmettre les données et les signaux de contrôle, mais aussi assurer l'alimentation électrique de la caméra (Power over Coax / PoC) dans un seul câble. Ils permettent également de couvrir de plus grandes distances avec des longueurs de câble allant jusqu'à 15 m. Les câbles STP, quant à eux, sont un peu plus flexibles, bien qu'ils soient limités à une longueur de câble d'environ 10 m.
Des signaux de communication tels que I²C ou des déclencheurs peuvent également être transmis. Comme le GMSL établit une connexion point à point, il n'est pas possible d'utiliser des concentrateurs ou des commutateurs pour augmenter le nombre de caméras connectées, contrairement à l'USB ou au GigE. Un système de caméras GMSL ne peut pas être étendu en connectant du matériel approprié, mais nécessite l'adaptation du matériel lui-même.
Interface standard ou propriétaire
Contrairement aux normes ouvertes telles que USB3 Vision ou GigE Vision, GMSL est une interface propriétaire. Cela pose un certain nombre de défis techniques, notamment en termes de compatibilité des systèmes et de configuration initiale, ainsi qu'en cours d'exploitation lors de la mise à jour des pilotes, des SDK ou d'autres logiciels.
Il n'existe pas de pilote GMSL générique qui fonctionne pour toutes les caméras dotées d'une interface GMSL. En outre, la plupart des caméras GMSL n'ont pas de traitement embarqué et donc pas de processeur de signal d'image (ISP). Cela signifie que les capteurs doivent être contrôlés et lus entièrement par le système hôte.
Attention à la compatibilité et à la configuration
Les caméras dotées d'une interface GMSL ne peuvent pas être simplement connectées à un système hôte : Le sérialiseur de la caméra et le dé-sérialiseur du système hôte doivent être compatibles et correctement configurés. En outre, le système hôte doit être en mesure de reconnaître et de contrôler le capteur installé et de recevoir les données. Comme il n'existe pas de pilote GMSL générique, une configuration individuelle est nécessaire pour chaque caméra, même si le fabricant est le même, mais que le capteur est différent. Cela complique la flexibilité, la mise en service et la maintenance des systèmes de vision.
Établir la compatibilité avec GenICam
Il est possible d'y remédier en standardisant les caméras autant que possible. La compatibilité GenICam peut être assurée par un traitement embarqué dans la caméra. L'interface GMSL peut être intégrée via des interfaces logicielles normalisées telles que GenTL ou V4L2 (Video for Linux 2). Cela garantit la compatibilité avec les cadres logiciels courants.
Avantages du traitement embarqué pour l'intégration des GMSL
De nombreuses caméras GMSL ou MIPI ne disposent pas de traitement embarqué. Cela signifie que l'ISP et le contrôle du capteur doivent être assurés par le système hôte.
Le contrôle des capteurs étant spécifique à chacun d'entre eux, un pilote distinct est nécessaire pour chacun d'eux. Les caméras sans traitement intégré ne peuvent donc pas prendre en charge des fonctions importantes telles que le déclenchement, les E/S, les fonctions automatiques ou le débayage. Ces fonctions doivent être fournies par le système hôte.
Compatibilité GenICam :
Quel que soit le capteur, la caméra est intégrée comme une caméra générique du côté de l'hôte. Cela signifie qu'un seul pilote peut prendre en charge différents capteurs. Cela permet l'utilisation simultanée de différents capteurs, par exemple dans les systèmes multi-caméras, et l'échange de caméras avec différents capteurs.
Contrôle simple des capteurs :
Le capteur est contrôlé par le traitement embarqué dans la caméra et n'a pas besoin d'être programmé sur le système hôte. Ce découplage réduit également les problèmes potentiels liés aux mises à jour/ajustements ultérieurs sur le système hôte.
Qualité d'image constante :
Comme l'ISP est intégré à la caméra, la qualité de l'image reste constante et est indépendante de l'ISP fourni sur le SoC / SoM. Ainsi, ni le changement du SoC / SoM ni la mise à jour de l'ISP sur le système hôte n'ont d'influence sur la qualité de l'image. Dans les applications d'intelligence artificielle, par exemple, les modifications de la qualité de l'image peuvent fausser les aspects sur lesquels l'intelligence artificielle est entraînée, ce qui rend ses résultats moins fiables ou nécessite un nouvel entraînement de l'intelligence artificielle.
Largeur de bande flexible :
Dans les systèmes à plusieurs caméras, il peut être utile de diviser la largeur de bande disponible de l'interface non seulement par des niveaux fixes de comptage de voies, mais aussi sur une base finement granulaire. Cela permet d'utiliser l'interface GMSL de manière optimale et de l'adapter de manière flexible aux exigences respectives des différentes caméras.
Prise en charge des formats de pixels courants :
Différents formats tels que Mono8/10/12, Bayer8/10/12, YUV, RGB8, etc. sont disponibles pour le transfert des données d'image vers le système hôte. Cela élimine la restriction aux formats spécifiés par MIPI CSI-2 ou le système hôte et permet d'adapter le format de pixel de manière flexible à différentes exigences.
Quels sont les types de systèmes hôtes ?
Le GMSL est particulièrement intéressant pour les systèmes embarqués tels que les SoC et SoM qui intègrent MIPI. Les plus courants sont les systèmes ARM (Advanced RISC Machines), qui sont généralement conçus pour Linux en tant que système d'exploitation. Les SoC et SoM sont intégrés dans divers systèmes hôtes en fonction de l'application. Ils peuvent être achetés en tant que système standardisé (c'est-à-dire préconfiguré) ou configurés individuellement.
Systèmes hôtes préconfigurés : PC industriels
Il existe des PC qui prennent déjà en charge la GMSL et sont préconfigurés pour des applications spéciales. Ils diffèrent par les SoM pris en charge ainsi que par le type et le nombre d'interfaces physiques. Certains offrent la possibilité d'extensions optionnelles dans une mesure limitée. Ils ont toujours un boîtier complet, parfois même avec une protection IP, ou se conforment à des critères de robustesse particuliers.
Systèmes d'accueil individualisés
Pour les applications nécessitant un matériel spécialisé, les cartes porteuses peuvent être utilisées en combinaison avec les SoM. Les cartes porteuses sont disponibles en tant que produits standard, mais elles peuvent également être développées de manière spécifique. Cela permet d'adapter de manière optimale l'espace requis et la puissance de traitement aux besoins individuels.
Configuration du système hôte
La connexion d'une caméra GMSL à un système hôte nécessite une connaissance approfondie du protocole MIPI CSI-2, de la technologie GMSL et, en particulier, de l'architecture matérielle du système hôte. Basler propose des "Camera Enablement Packages" pour une configuration simple et automatisée de certains PC. À moins d'utiliser un système déjà pris en charge par Basler, le système hôte doit être configuré.
La configuration du système, y compris l'arborescence, doit être adaptée à un niveau très technique. Les informations suivantes sont également importantes pour la configuration :
Quelle est la puce de désérialisation utilisée ?
Combien de voies de données sont connectées et à quel débit ?
Par quel bus I²C et à quelle adresse le désérialiseur peut-il être atteint ?
Comment le désérialiseur est-il exactement connecté à l'unité vidéo du SoC / SoM via MIPI CSI-2 ?
Les Camera Enablement Packages sont disponibles pour les PC pris en charge par Basler en tant que systèmes hôtes. Il s'agit de logiciels complémentaires spécifiques auPC qui effectuent la configuration correcte pour le PC concerné lors de l'installation. Cela permet une connexion plug-and-play de la caméra GMSL - comparable à une caméra USB - auPC.
Solution Basler' pour une intégration simple de GMSL
Avec des composants matériels allant des caméras industrielles GMSL et des câbles coaxiaux avec connecteurs FAKRA aux objectifs et éclairages appropriés, le logiciel pylon pour Linux et les packages d'activation de caméra pour les PC partenaires, Basler offre tout ce dont vous avez besoin pour mettre en place un système de vision GMSL pour vos applications embarquées sur les plates-formes NVIDIA®.
Découvrez le système de vision Basler GMSLQuelles sont les applications qui bénéficient de l'interface GMSL ?
Les systèmes de vision basés sur le GMSL sont particulièrement adaptés aux applications de vision embarquées exigeantes, notamment les systèmes multi-caméras hautement spécialisés. En particulier lorsqu'il n'y a pas assez de connexions pour les interfaces standard - par exemple lorsqu'un SoM tel qu'un NVIDIA® Jetson Orin™ ne dispose que d'un port 1GigE - GMSL offre une alternative puissante.
Robots (mobiles)
AGV
Systèmes logistiques
Contrôle automatisé d'une usine basé sur le traitement d'images assisté par l'IA
Conclusion : Interface GMSL pour des solutions de vision embarquées puissantes et flexibles
GMSL est l'interface idéale pour la transmission fiable de données d'image haute résolution sur de longues distances dans les applications de vision intégrées. Avec les caméras GMSL, qui disposent d'un ISP intégré et de progiciels intelligents, même les installations complexes à plusieurs caméras peuvent être configurées de manière flexible, intégrées facilement et entretenues efficacement. Les OEM et les intégrateurs de systèmes bénéficient d'une performance maximale avec des coûts d'intégration gérables.
Questions fréquemment posées sur l'interface GMSL
Contrairement à l'USB ou au GigE, le GMSL n'est pas une interface de caméra classique, mais une interface série à grande vitesse qui achemine divers protocoles vidéo - y compris le MIPI CSI-2 - via un seul câble coaxial ou STP. Comme la plupart des SoC et SoM prennent en charge MIPI CSI-2 de manière native, les caméras GMSL peuvent être combinées directement avec eux. La GMSL est donc particulièrement intéressante pour les configurations multi-caméras dans les applications industrielles de vision embarquée, où les interfaces standard atteignent souvent leurs limites.
Comme il n'existe pas de protocole de vision pour la GMSL, contrairement à l'USB et au GigE, Basler propose des Camera Enablement Packages pour faciliter l'intégration de systèmes hôtes sélectionnés. L'intégration des caméras GMSL dans des systèmes non pris en charge est par ailleurs nettement plus complexe qu'avec USB ou GigE en raison de l'absence de norme.
Le principal obstacle est le manque de normalisation : il n'existe pas de pilote GMSL générique et chaque caméra doit être configurée individuellement, même si le fabricant est le même mais que les capteurs sont différents. En outre, les puces de sérialisation et de désérialisation doivent être compatibles et correctement intégrées. Sans traitement embarqué dans la caméra, l'ensemble du contrôle du capteur relève du système hôte, ce qui rend l'intégration, la maintenance et les mises à jour beaucoup plus complexes.
Une caméra avec traitement embarqué permet d'y remédier en prenant en charge le contrôle du capteur et en établissant la compatibilité GenICam. L'intégration via des interfaces logicielles standardisées telles que GenTL ou V4L2 garantit la compatibilité avec des cadres communs tels que OpenCV, HALCON, NVIDIA DeepStream, MIL ou le Basler pylon SDK.
En outre, les packs de configuration du fabricant - tels que les packs d'activation de caméra de Basler' - peuvent automatiser l'installation sur les PC pris en charge et permettre une connexion plug-and-play. Basler prend en charge des PC sélectionnés de fabricants tels que Advantech Co, Lanner Inc, Neousys Technology et Syslogic AG.
Les caméras Basler GMSL disposent d'un traitement embarqué, ce qui les rend compatibles avec GenICam et leur permet d'être intégrées dans le système en tant que caméras génériques, quel que soit le capteur utilisé. Cela réduit considérablement les efforts requis pour les pilotes et les adaptations individuelles. Les Camera Enablement Packages de Basler fournissent tous les composants logiciels et paramètres nécessaires pour les PC pris en charge, de sorte que la caméra est prête à être utilisée immédiatement après l'installation et la connexion. Cela permet de gagner du temps lors de la configuration, de minimiser les sources d'erreur et de rendre les mises à jour et la maintenance beaucoup moins compliquées - tout aussi pratique qu'une caméra USB, mais avec tous les avantages de l'interface GMSL.
Il est essentiel que la caméra s'intègre au système non seulement sur le plan électrique, mais aussi sur le plan logiciel. Assurez-vous de la compatibilité de la GenICam afin que la caméra fonctionne avec votre logiciel de traitement d'images existant, quel que soit le capteur utilisé. Vérifiez si le fabricant propose des paquets de configuration ou un support de pilote pour votre plate-forme cible et quelle quantité de travail supplémentaire peut être nécessaire pour les mises à jour du micrologiciel du SoC / SoM. Une caméra avec traitement intégré réduit la dépendance à l'égard du système hôte et simplifie la maintenance et la mise à l'échelle à long terme.