深度剖析DS90UB953A-Q1：高速傳感器串行器的卓越之選

在當(dāng)今的電子領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)傳輸和可靠的傳感器連接至關(guān)重要。TI的DS90UB953A-Q1串行器，作為一款專為高速原始數(shù)據(jù)傳感器設(shè)計(jì)的器件，在高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的性能。本文將對DS90UB953A-Q1進(jìn)行全面剖析，探討其特性、應(yīng)用、工作原理以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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特性亮點(diǎn)

汽車級標(biāo)準(zhǔn)與寬溫范圍

DS90UB953A-Q1完全符合面向汽車應(yīng)用的AEC - Q100（1級）標(biāo)準(zhǔn)，其環(huán)境工作溫度范圍為 - 40°C至 + 125°C，這使得它能夠在極端的汽車環(huán)境中穩(wěn)定工作。同時(shí)，它還符合ISO 10605和IEC 61000 - 4 - 2 ESD標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的靜電防護(hù)能力，為汽車電子系統(tǒng)的可靠性提供了保障。

高速數(shù)據(jù)傳輸能力

該串行器支持高達(dá)4.16Gbps的正向通道速率，可滿足高清1080p、2.3MP/60fps和4MP/30fps成像器等高速傳感器的數(shù)據(jù)傳輸需求。此外，它還擁有超低延遲50Mbps雙向控制通道，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交互。

先進(jìn)的數(shù)據(jù)保護(hù)與診斷功能

DS90UB953A-Q1具備先進(jìn)的數(shù)據(jù)保護(hù)和診斷功能，包括CRC數(shù)據(jù)保護(hù)、傳感器數(shù)據(jù)完整性檢查、I2C寫保護(hù)、電壓和溫度測量、可編程警報(bào)以及線路故障檢測等。這些功能有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)中的問題，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。

靈活的接口與同步特性

支持符合D - PHY v1.2和CSI - 2 v1.3標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)接口，多達(dá)4條數(shù)據(jù)通道，每通道速率為832Mbps，并支持多達(dá)四個(gè)虛擬通道。此外，它還提供精密多攝像頭時(shí)鐘和同步功能，以及靈活的可編程輸出時(shí)鐘發(fā)生器，能夠滿足多傳感器系統(tǒng)的同步需求。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

ADAS系統(tǒng)

在ADAS系統(tǒng)中，DS90UB953A-Q1可用于環(huán)視系統(tǒng)、ECU前置攝像頭和后置攝像頭、駕駛員監(jiān)控、雷達(dá)ECU以及機(jī)械掃描激光雷達(dá)等應(yīng)用。其高速數(shù)據(jù)傳輸能力和可靠的性能能夠?yàn)锳DAS系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，提升駕駛安全性。

其他領(lǐng)域

除了ADAS系統(tǒng)，DS90UB953A-Q1還可應(yīng)用于模擬安防攝像頭、MRI、超聲波和X射線系統(tǒng)以及專業(yè)成像系統(tǒng)等領(lǐng)域，為這些領(lǐng)域的高速數(shù)據(jù)傳輸和傳感器連接提供解決方案。

工作原理詳解

CSI - 2接收器

DS90UB953A-Q1可接收來自傳感器的CSI - 2視頻數(shù)據(jù)。在正常運(yùn)行期間，數(shù)據(jù)通道將處于控制模式或高速模式。在高速模式下，數(shù)據(jù)傳輸以突發(fā)形式發(fā)生，進(jìn)入高速模式的順序是LP - 11、LP - 01、LP - 00。該串行器支持CSI - 2連續(xù)和非連續(xù)時(shí)鐘通道模式，必須使用寄存器0x02[6]來設(shè)置這些模式，并遵循圖像傳感器時(shí)鐘模式。

FPD - Link III正向通道發(fā)送器

該串行器具有高速信號發(fā)送器，能夠以高達(dá)4.16Gbps的速率驅(qū)動(dòng)信號。它可將數(shù)據(jù)格式化為40位長幀，對每一幀進(jìn)行編碼，以確保直流平衡以及足夠的數(shù)據(jù)線路轉(zhuǎn)換。每個(gè)幀包含視頻有效載荷數(shù)據(jù)、I2C正向通道數(shù)據(jù)、CRC信息、成幀信息和有關(guān)CSI - 2接口狀態(tài)的信息。

FPD - Link III反向通道接收器

FPD - Link III反向通道通過FPD - Link III接口接收編碼反向通道信號。反向通道幀是一個(gè)30位幀，包含I2C命令和GPIO數(shù)據(jù)。反向通道頻率可編程，默認(rèn)設(shè)置由MODE配置（strap）引腳決定。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)與建議

電源相關(guān)建議

DS90UB953A-Q1為電路的不同部分提供單獨(dú)的電源和接地引腳，以隔離電路不同部分之間的開關(guān)噪聲效應(yīng)。通常不需要在PCB上有單獨(dú)的平面，但在某些情況下，可以使用外部濾波器為PLL等敏感電路提供清潔電源。上電時(shí)序方面，需要注意VDD18的上升時(shí)間、VDD18至PDB的時(shí)間、PDB硬復(fù)位前的高電平時(shí)間、PDB高電平到低電平的脈沖寬度以及PDB到I2C就緒的時(shí)間等參數(shù)。

布局指南

電路板布局布線和疊層設(shè)計(jì)必須向器件提供低噪聲電力饋送。良好的布局實(shí)踐應(yīng)分離高頻或高電平輸入和輸出，以最大限度減少不需要的雜散噪聲拾取、反饋和干擾。外部旁路必須采用具有高質(zhì)量電介質(zhì)的低ESR陶瓷電容器，推薦使用表面貼裝電容器。對于CSI - 2接口，應(yīng)使用受控的100Ω差分阻抗（±20%）或50Ω單端阻抗（±15%）路由信號對，遠(yuǎn)離其他高速信號，保持差分對之間的長度差在彼此5mil的范圍內(nèi)等。

同軸電纜供電設(shè)計(jì)

DS90UB953A-Q1支持同軸電纜供電（PoC）方法來為遠(yuǎn)程傳感器系統(tǒng)供電。在設(shè)計(jì)PoC網(wǎng)絡(luò)時(shí)，建議使用在特定頻段上的≥1kΩ阻抗將傳輸線路與穩(wěn)壓器電路的負(fù)載隔離開，以實(shí)現(xiàn)良好的插入損耗和回波損耗特性。同時(shí)，要注意選擇合適的元件，如電感器和鐵氧體磁珠，并合理布置和布局，以減小串行器側(cè)$V_{POC}$波動(dòng)。

總結(jié)

DS90UB953A-Q1作為一款高性能的高速傳感器串行器，具有諸多特性亮點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮其電源、布局和PoC等方面的要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。對于電子工程師來說，深入了解DS90UB953A-Q1的性能和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，將有助于在實(shí)際項(xiàng)目中更好地應(yīng)用該器件，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和可靠的傳感器連接。你在使用DS90UB953A-Q1的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。