機器視覺系統中的 GMSL 介面
相容性、設定與運作
GMSL™（Gigabit Multimedia Serial Link）介面可在長距離下快速且可靠地傳輸大量影像與影片資料。透過協定穿隧技術，可大幅延伸 MIPI CSI-2 的傳輸距離。由於多數 SoC 與 SoM 皆支援 MIPI CSI-2，因此能與 GMSL 相機靈活搭配使用。這對於複雜的視覺應用特別有利，例如在嵌入式系統上結合多台相機與人工智慧運算的應用場景。
最後更新： 2026/03/20
閱讀時間：約 27 分鐘
GMSL 介面的關鍵重點
GMSL 可在長距離下傳輸大量影像與影片資料
Analog Devices 的專有介面，提供 3、6 與 12 Gbps 不同頻寬版本
透過序列化器（Serializer）與反序列化器（Deserializer）晶片運作，通常搭配最長約 15 公尺的同軸線材
缺乏統一的機器視覺標準：每一台相機與每一種感光元件都需要個別整合與設定，使系統整合與設備替換的難度提高
主機端系統：多為嵌入式解決方案，例如 SoC / SoM，通常整合於工業電腦或客製化硬體設計中；在系統設定過程中通常需要深入的底層協定與硬體技術專業
Basler GMSL 解決方案：透過相機端的內建處理能力提供 GenICam 相容性，並可透過 GenTL 進行整合；搭配 Basler Camera Enablement Packages 可實現隨插即用
典型應用領域：行動機器人、物流系統、AGV 以及 AI 驅動的工廠自動化
GMSL 是什麼？
GMSL 是由 Analog Devices 開發的專有高速序列介面，最初用於汽車產業中長距離影像資料的傳輸。
三個 GMSL 世代
目前 GMSL 介面已發展至三個世代，每一代的頻寬皆為前一代的兩倍：
GMSL1： 傳輸速率高達 3 Gbps
GMSL2： 傳輸速率高達 6 Gbps
GMSL3：傳輸速率高達 12 Gbps
GMSL 作為 MIPI CSI-2 的延伸
GMSL 的核心功能，是讓 MIPI CSI-2 介面能在遠超其原本能力的距離下運作。透過 GMSL，傳輸距離可從 MIPI CSI-2 原本約 30 cm 延伸至 最長約 15 m。這項能力是透過 序列化器與反序列化器晶片實現的。
SerDes 訊號轉換：Serializer 與 Deserializer
相機端的 Serializer 會將 MIPI CSI-2 資料轉換為序列訊號，並透過線材傳輸。主機端系統（例如 IPC 或 Carrier Board）中的 Deserializer 則會將該訊號轉換回原始的 MIPI CSI-2 資料。每一個 GMSL 世代都對應其專用的 Serializer 與 Deserializer。將這些元件整合至相機與主機系統時，通常需要在兩端進行個別設定與整合。
透過同軸線材實現最長 15 m 的資料傳輸
同軸線材通常搭配 FAKRA 連接器作為傳輸媒介使用，但也可以使用配備 HSD 連接器的屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair, STP）線材。同軸線材不僅能傳輸資料與控制訊號，還可在同一條線材中為相機提供電力。此外，同軸線材可支援最長 15 m 的傳輸距離，因此特別適合長距離的影像資料傳輸需求。相較之下，STP 線材在安裝與佈線上較為靈活，但其線材長度通常限制在約 10 m。
除了影像資料之外，I²C 或觸發訊號等通訊訊號也可以透過 GMSL 傳輸。由於 GMSL 採用點對點連線架構，因此無法像 USB 或 GigE 那樣透過 Hub 或 Switch 來增加可連接的相機數量。換言之，GMSL 相機系統無法透過外接硬體直接擴充相機數量，而是需要在系統硬體設計階段就進行相應的架構規劃與調整。
標準介面與專有介面的差異
與 USB3 Vision 或 GigE Vision 等開放標準不同，GMSL 是一種專有介面。這在技術上帶來多項挑戰，特別是在系統相容性與初始設定方面，以及在系統運作期間更新 Driver、SDK 或其他軟體時。
目前並不存在可適用於所有 GMSL 相機的通用 GMSL Driver。此外，多數 GMSL 相機不具備相機端處理能力，因此也沒有 Image Signal Processor（ISP）。這代表感光元件必須完全由主機系統進行控制與資料讀取。
相容性與設定需特別注意
搭載 GMSL 介面的相機無法直接連接至主機系統使用。相機端的 Serializer 與主機端的 Deserializer 必須彼此相容並完成正確設定。此外，主機系統必須能夠識別並控制所使用的感光元件，並接收其資料。由於缺乏通用的 GMSL Driver，因此每一台相機都需要個別設定，即使是同一製造商的相機，只要使用不同的感光元件，也需要重新整合。這使得機器視覺系統在靈活性、系統導入與維護方面的複雜度提高。
建立 GenICam 相容性
其中一種解決方式是盡可能將相機進行標準化。透過在相機端加入內建處理能力，即可實現 GenICam 相容性。此外，GMSL 介面也可透過 GenTL 或 V4L2（Video for Linux 2） 等標準化軟體介面進行整合。這能確保系統與常見的軟體框架保持良好的相容性。
相機端內建處理能力對 GMSL 整合的優勢
許多 GMSL 或 MIPI 相機並未具備相機端內建處理能力，因此 ISP 與感光元件控制必須由主機系統提供。
由於感光元件控制具有高度感光元件相依性，因此每一種感光元件都需要獨立的 Driver。沒有內建處理能力的相機，也因此無法自行支援觸發、I/O、Auto 功能或 Debayering等重要功能，而必須由主機系統提供。
Basler ace 2 GMSL 工業相機具備強大的相機端內建處理能力，因此可帶來多項優勢：
GenICam 相容性：
無論使用哪一種感光元件，相機在主機端都會以通用相機的方式整合。這代表單一 Driver 即可支援不同感光元件。因此在多相機系統中，可以同時使用不同感光元件的相機，或在不同感光元件的相機之間進行替換。
簡化感光元件控制：
感光元件控制由相機端內建處理能力負責，因此不需要在主機系統上進行感光元件程式設計。這種架構分離也能降低日後主機系統在更新或調整時可能產生的相容性問題。
穩定一致的影像品質：
由於 ISP 整合於相機內部，影像品質將保持一致，不會受到 SoC / SoM 所提供 ISP 的影響。因此，即使更換 SoC / SoM 或更新主機系統的 ISP，也不會影響影像品質。在 AI 應用中，影像品質的改變可能會影響 AI 訓練時所依據的影像特徵，使結果可靠度下降，甚至需要重新訓練 AI 模型。
彈性的頻寬配置：
在多相機系統中，將介面的可用頻寬只依固定 lane 數量分配並不一定最佳。透過更細緻的頻寬配置方式，可讓 GMSL 介面得到最佳利用，並依各相機需求進行彈性調整。
支援常見畫素格式：
在影像資料傳輸至主機系統時，可支援多種格式，例如 Mono8 / 10 / 12、Bayer8 / 10 / 12、YUV、RGB8 等。這可避免受限於 MIPI CSI-2 或主機系統所規定的格式，並能依不同應用需求彈性選擇合適的畫素格式。
主機系統有哪些類型？
GMSL 特別適用於具有整合 MIPI 的嵌入式系統，例如 SoC 與 SoM 。最常見的是 ARM 架構系統，通常以 Linux 作為作業系統。根據不同應用需求，SoC 與 SoM 會整合到不同類型的主機系統中。這些系統可以購買為標準化（即預先設定）系統，也可以依需求進行客製化配置。
預先設定的主機系統：IPC
市面上已有部分工業電腦（IPC）支援 GMSL，並針對特定應用完成預先設定。這類 IPC 在所支援的 SoM、以及實體介面的種類與數量方面各有不同。部分產品也提供一定程度的擴充能力。這些系統通常具備完整機殼設計，有些甚至具備 IP 防護等級，或符合特定的高可靠度與耐用性標準。
客製化主機系統
對於需要專用硬體設計的應用，可使用 Carrier Board 搭配 SoM 的方式建構主機系統。Carrier Board 可以作為標準產品購買，也可以專門開發設計。透過這種方式，可以將系統尺寸需求與運算能力精準調整，以符合特定應用需求。
主機系統的設定
將 GMSL 相機連接至主機系統時，需要對 MIPI CSI-2 協定、GMSL 技術以及主機系統的硬體架構具備深入了解。
Basler 針對部分 IPC 提供 Camera Enablement Packages，可實現簡單且自動化的系統設定。若未使用 Basler 已支援的系統，則必須自行完成主機系統的設定。
系統設定（包括 Device Tree）需要在相當底層且技術性的層級進行調整。在設定過程中，以下資訊尤為重要：
使用的是哪一種 Deserializer 晶片？
連接了多少條 Data Lane，其資料速率為多少？
Deserializer 透過哪一個 I²C Bus 以及哪個位址進行存取？
Deserializer 是如何透過 MIPI CSI-2 連接至 SoC / SoM 的 Video Unit？
對於 Basler 支援的 IPC 主機系統，提供 Camera Enablement Packages。這些套件是針對特定 IPC 的軟體附加套件，在安裝過程中會自動完成對應 IPC 的正確設定。透過這些套件，即可實現 GMSL 相機與 IPC 的隨插即用連接—其使用體驗類似於 USB 相機。
Basler 簡化 GMSL 整合的完整解決方案
Basler 提供完整的硬體與軟體組合，協助您為嵌入式應用建立 GMSL 機器視覺系統。產品範圍包括 GMSL 工業相機、搭配 FAKRA 連接器的同軸線材、相容鏡頭與光源，以及適用於 Linux 的 pylon 軟體與針對合作夥伴 IPC 提供的 Camera Enablement Packages。透過這些元件，您可在 NVIDIA® 平台上快速建構並部署 GMSL 視覺系統。
探索 Basler GMSL 視覺系統哪些應用適合使用 GMSL 介面？
基於 GMSL 的視覺系統特別適合高需求的嵌入式視覺應用，包括高度客製化的多相機系統。當標準介面的連接埠數量不足時，GMSL 尤其具有優勢。例如某些 SoM（如 NVIDIA® Jetson Orin™）僅提供 1 個 GigE 連接埠時，GMSL 便能作為一種高效能的替代方案。
（行動）機器人
AGVs
物流系統
基於 AI 影像處理的自動化工廠控制
結論：GMSL 介面打造高效且靈活的嵌入式視覺解決方案
在嵌入式視覺應用中，若需要在長距離下可靠傳輸高解析度影像資料，GMSL 是理想的介面選擇。透過具備整合式 ISP與智慧型軟體套件的 GMSL 相機，即使是複雜的多相機系統架構，也能實現靈活配置、快速整合與高效率維護。對於 OEM 廠商與系統整合商而言，GMSL 不僅能提供卓越的系統效能，同時也能在可控的整合成本下完成部署。
GMSL 介面的常見問題
與 USB 或 GigE 不同，GMSL 並不是傳統的相機介面，而是一種高速序列傳輸介面。它可透過單一同軸線材或 STP 線材對多種影像協定進行穿隧傳輸，其中包括 MIPI CSI-2。由於常見的 SoC 與 SoM 都原生支援 MIPI CSI-2，因此 GMSL 相機可以直接與這些平台搭配使用。這使 GMSL 在工業嵌入式視覺應用中的多相機系統特別具有吸引力，因為在這類應用中，標準介面往往容易達到其效能或連接數量的限制。
由於 GMSL 並不像 USB 或 GigE 那樣具備專門的機器視覺協定，因此 Basler 為部分主機系統提供 Camera Enablement Packages，以簡化整合流程。若使用的是未列入支援清單的系統，則由於缺乏標準化機制，GMSL 相機的整合通常會比 USB 或 GigE 更加複雜。
最大的挑戰在於缺乏標準化：目前並沒有通用的 GMSL Driver，每一台相機都需要個別設定—即使是同一製造商的產品，只要使用不同的感光元件，也必須重新進行設定。此外，相機端的 Serializer 與主機端的 Deserializer 晶片必須彼此相容並完成正確整合。若相機本身沒有相機端內建處理能力，則整個感光元件控制都必須由主機系統負責，這會使系統整合、維護以及後續更新變得更加複雜。
具備相機端內建處理能力的相機可透過接管感光元件控制並建立 GenICam 相容性來解決此問題。透過 GenTL 或 V4L2 等標準化軟體介面進行整合，可確保系統與常見框架相容，例如 OpenCV、HALCON、NVIDIA DeepStream、MIL 或 Basler pylon SDK。
此外，製造商提供的設定套件（例如 Basler Camera Enablement Packages）可在支援的 IPC 上自動完成系統設定，並實現隨插即用的連接方式。目前 Basler 支援來自Advantech Co（研華）、Lanner Inc、Neousys Technology（宸曜） 與 Syslogic AG 等製造商的部分 IPC 平台。
Basler 的 GMSL 相機具備相機端內建處理能力，因此能實現 GenICam 相容性，並可在主機系統端以通用相機的方式整合，而不受所使用感光元件種類的影響。這可大幅降低 Driver 開發與個別客製化調整所需的工作量。此外，Basler Camera Enablement Packages 為支援的 IPC 提供所有必要的軟體元件與設定，使相機在完成安裝與連接後即可立即投入使用。這不僅能縮短系統設定時間、降低錯誤來源，也讓後續的更新與維護更加簡單—就如同 USB 相機般便利，同時又能享有 GMSL 介面所帶來的所有優勢。
關鍵在於，相機不僅要在電氣層面上與系統相容，也必須在軟體層面上能順利整合。建議確認相機是否具備 GenICam 相容性，以確保其能與您現有的影像處理軟體協同運作—且不受所使用感光元件種類的影響。此外，也應確認製造商是否為您的目標平台提供設定套件或 Driver 支援，以及當 SoC / SoM 進行韌體更新時，是否需要額外的整合工作。具備相機端內建處理能力的相機可降低對主機系統的依賴，並在長期的系統維護與擴展方面帶來更高的便利性。