解析DS90UB633A-Q1：汽車攝像頭應(yīng)用的理想之選

在汽車電子飛速發(fā)展的今天，攝像頭系統(tǒng)在汽車安全和輔助駕駛中扮演著至關(guān)重要的角色。而DS90UB633A-Q1作為一款專為汽車攝像頭設(shè)計的串行器，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了工程師們的熱門選擇。今天，我們就來深入剖析這款器件。

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器件概述

DS90UB633A-Q1符合面向汽車應(yīng)用的AEC-Q100標準，工作溫度范圍為 -40°C至 +105°C，能適應(yīng)各種惡劣的汽車環(huán)境。它提供了具有高速正向通道和雙向控制通道的FPD-Link III接口，可在單一同軸電纜或差分對上實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該器件非常適用于驅(qū)動需要高達12位像素深度、2個同步信號以及雙向控制通道總線的視頻數(shù)據(jù)，能有效簡化系統(tǒng)設(shè)計，降低成本。

核心特性亮點

靈活的像素時鐘支持

支持56.25MHz至100MHz的輸入像素時鐘，并且可編程數(shù)據(jù)有效載荷。在8/10位有效載荷時，時鐘頻率范圍為75MHz至100MHz；12位有效載荷時，時鐘頻率范圍為56.25MHz至100MHz。這種靈活性使得它能夠適配不同類型的攝像頭，滿足多樣化的應(yīng)用需求。

嵌入式時鐘技術(shù)優(yōu)勢

憑借德州儀器（TI）的嵌入式時鐘技術(shù)，可在單一差分對上進行透明的全雙工通信，運載不對稱的雙向控制通道信息。這一技術(shù)消除了并行數(shù)據(jù)與時鐘路徑間的偏差，簡化了印刷電路板（PCB）走線和電纜上的寬數(shù)據(jù)總線傳輸，大大節(jié)省了系統(tǒng)成本，減少了PCB層數(shù)、電纜寬度以及連接器尺寸和引腳數(shù)量。

穩(wěn)健的傳輸能力

能夠驅(qū)動長達15m的同軸或屏蔽雙絞線（STP）電纜，并且支持穩(wěn)健的同軸電纜供電（PoC）運行，這對于汽車攝像頭通常位于保險杠或后備箱等遠程位置的應(yīng)用場景非常重要，可有效減少布線成本。

豐富的GPIO接口

提供4個專用通用輸入/輸出（GPIO），可用于實現(xiàn)各種控制和通信功能，增強了系統(tǒng)的擴展性和靈活性。

關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

絕對最大額定值

在電源電壓方面，V(VDDPLL)、VDDT、VDCMIJ、V(VDDD)的范圍為 -0.3V至2.5V，V(VDDIo)為 -0.3V至4V。同時，對LVCMOS輸入電壓、FPD-Link III電壓、結(jié)溫以及存儲溫度等都有明確的限制，使用時需嚴格遵守，以確保器件的安全和可靠性。

ESD 評級

具有良好的靜電放電（ESD）防護能力，人體模型（HBM）的ESD分類等級為3B，可達 +8000V；帶電設(shè)備模型（CDM）的不同引腳也有相應(yīng)的防護等級，能有效抵御靜電干擾。

推薦工作條件

在推薦工作條件下，電源電壓、LVCMOS 電源電壓、電源噪聲等都有明確的范圍要求。例如，V(VDD_n)為1.71V至1.89V，不同的V(VDDIo)值也有對應(yīng)的工作范圍。同時，對電源噪聲也有嚴格的限制，以保證器件的穩(wěn)定運行。

功能特性詳解

串行幀格式

高速正向通道由28位數(shù)據(jù)組成，包含視頻數(shù)據(jù)、同步信號、I2C和奇偶位。數(shù)據(jù)經(jīng)過隨機化、平衡和加擾處理，優(yōu)化了在AC耦合鏈路上的信號傳輸。在12位模式和10位模式下，28位幀結(jié)構(gòu)內(nèi)部會發(fā)生變化，但對用戶是無縫的。雙向控制通道數(shù)據(jù)與高速正向數(shù)據(jù)一起在單條串行鏈路上傳輸，實現(xiàn)了全雙工低速率的前后向通信，且不依賴視頻消隱階段。

線速率計算

不同模式下的線速率計算方式不同。在12位模式下，線速率 = f_PCLK × (2 / 3) × 28；在10位模式下，線速率 = f_PCLK / 2 × 28。例如，當f_PCLK = 100MHz時，12位模式下線速率為1.87Gbps，10位模式下線速率為1.40Gbps。

錯誤檢測

芯片組提供了強大的錯誤檢測功能，可驗證長距離傳輸和接收過程中的數(shù)據(jù)完整性。通過在正向通道設(shè)置1個奇偶位和在反向通道設(shè)置4個循環(huán)冗余校驗（CRC）位，可對雙向控制通道數(shù)據(jù)和并行視頻/同步數(shù)據(jù)進行錯誤檢測，并將檢測到的錯誤數(shù)量存儲在串行器和反串行器的8位寄存器中，方便用戶進行監(jiān)控和處理。

多攝像頭同步

對于需要多攝像頭幀同步的應(yīng)用，可使用通用輸入/輸出（GPIO）引腳傳輸控制信號來實現(xiàn)同步。系統(tǒng)控制器需提供場同步輸出，攝像頭需設(shè)置為接受輔助同步輸入。不過，這種同步方式存在一定的非確定性延遲，最大延遲（t1）為32μs，GPIO信號到達不同攝像頭的最大時間差（t2）為23μs，使用時需注意驗證系統(tǒng)的時序規(guī)格。

通用I/O（GPIO）描述

當芯片組以成像器的像素時鐘為參考時鐘源運行時，串行器上有4個GPO，反串行器上有4個GPIO。GPO可配置為反串行器GPIOs輸入信號的輸出，也可作為串行器本地寄存器的輸出。當以外部振蕩器為參考時鐘時，GPO3自動配置為外部時鐘輸入，GPO2配置為分頻時鐘輸出，供成像器作為參考時鐘。GPIO的最大切換速率可達66kHz。

LVCMOS V(VDDIO) 選項

串行器輸入可用戶配置為1.8V、2.8V或3.3V，以提供與不同系統(tǒng)接口的兼容性，增強了器件的通用性。

像素時鐘邊緣選擇

通過TRFB/RRFB寄存器可選擇像素時鐘的邊緣。對于串行器，該寄存器決定數(shù)據(jù)鎖存的邊緣；對于反串行器，決定數(shù)據(jù)選通的邊緣，為用戶提供了靈活的時鐘控制方式。

電源管理

通過PDB輸入引腳可使器件進入電源關(guān)閉模式或啟用模式。當PDB = HIGH時，串行器啟用；當PDB = LOW時，串行器進入電源關(guān)閉模式，PLL關(guān)閉，IDD最小化，且編程控制寄存器數(shù)據(jù)不保留，將重置為默認值。

應(yīng)用與實現(xiàn)要點

電源過同軸（PoC）

該芯片組允許視頻數(shù)據(jù)、雙向控制通道和電源通過單根同軸電纜傳輸，有效減少了汽車攝像頭系統(tǒng)的布線成本。具體可參考應(yīng)用報告“Sending Power Over Coax in DS90UB933 Designs”獲取更多詳細信息。

上電要求和PDB引腳

PDB引腳從LOW到HIGH的轉(zhuǎn)換必須在V(VDDIO)和V(VDD_n)電源達到所需工作電壓水平之后進行。建議盡可能通過處理器GPIO直接控制PDB時序，若無法直接控制，可使用RC濾波網(wǎng)絡(luò)將PDB引腳連接到電源軌，以確保正確的上電時序。同時，GPO2在PDB變高時應(yīng)保持低電平，具體的時序約束可參考相關(guān)圖表和表格。

AC耦合

SER/DES僅支持通過集成的DC平衡解碼方案實現(xiàn)AC耦合互連。在FPD-Link III信號路徑中，必須串聯(lián)外部AC耦合電容。對于使用單端50-Ω同軸電纜的應(yīng)用，未使用的數(shù)據(jù)引腳（DOUT–、RIN–）必須使用0.047-μF電容并通過50-Ω電阻進行端接。為減少封裝寄生效應(yīng)導(dǎo)致的信號質(zhì)量下降，應(yīng)使用最小可用封裝的AC耦合電容。

傳輸介質(zhì)

芯片組適用于通過屏蔽同軸電纜進行點對點配置，也可使用STP進行傳輸。串行器和反串行器提供內(nèi)部端接，以最小化阻抗不連續(xù)性?；ミB電纜和連接器的差分阻抗應(yīng)為100Ω，單端阻抗應(yīng)為50Ω。電纜的最大長度取決于電纜質(zhì)量、連接器、電路板以及電氣環(huán)境等因素，可通過監(jiān)測串行數(shù)據(jù)流的差分眼圖來評估傳輸介質(zhì)接收端的信號質(zhì)量。

設(shè)計建議

電源供應(yīng)

器件設(shè)計為從1.8V的輸入核心電壓電源供電。部分器件為電路的不同部分提供單獨的電源和接地端子，以隔離不同部分的開關(guān)噪聲影響。通常不需要在PCB上設(shè)置單獨的平面，但在某些情況下，可使用外部濾波器為PLL等敏感電路提供干凈的電源。同時，要注意補償電路板級的DC壓降，確保施加在V(VDDIO)或其他電源上的電壓符合要求。

布局設(shè)計

在設(shè)計電路板布局和堆疊時，要為串行器/反串行器器件提供低噪聲的電源饋送。良好的布局實踐應(yīng)將高頻或高電平輸入輸出分開，以減少雜散噪聲拾取、反饋和干擾。建議使用至少四層板，設(shè)置電源和接地平面，并將LVCMOS信號遠離差分線，以防止耦合。對于FPD-Link III信號跡線和PoC濾波器的布線，要特別注意，確保信號質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

DS90UB633A-Q1以其出色的性能、豐富的功能和良好的兼容性，為汽車攝像頭應(yīng)用提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師們需要深入理解其特性和規(guī)格參數(shù)，嚴格遵守應(yīng)用和布局要求，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢，設(shè)計出高效、可靠的汽車攝像頭系統(tǒng)。你在使用DS90UB633A-Q1過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。