汽車電子利器：DS90UB927Q-Q1 FPD-Link III 串行器深度解析

在汽車電子領(lǐng)域，對(duì)于高質(zhì)量視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖鲩L。DS90UB927Q-Q1 作為一款專為汽車顯示和圖像傳感應(yīng)用設(shè)計(jì)的 FPD-Link III 串行器，憑借其卓越的性能和豐富的特性，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入剖析這款芯片，探討它的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ds90ub927q-q1.pdf

芯片概述

DS90UB927Q-Q1 是德州儀器（TI）推出的一款 5 - MHz 至 85 - MHz、24 位彩色 FPD-Link III 串行器，具備雙向控制通道。它與 DS90UB928Q-Q1 或 DS90UB926Q-Q1 解串器配合使用，能夠?yàn)槠囷@示和圖像傳感應(yīng)用提供完整的數(shù)字接口，實(shí)現(xiàn)高速視頻、音頻和控制數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸。

特性亮點(diǎn)

1. 雙向控制通道與低 EMI 設(shè)計(jì)

芯片擁有與 I2C 兼容的雙向控制通道接口，支持高清（720p）數(shù)字視頻格式，5 - MHz 至 85 - MHz 的 PCLK 范圍，以及 RGB888 + VS、HS、DE 和 I2S 音頻。其低 EMI FPD-Link 視頻輸入設(shè)計(jì)，有效降低了電磁干擾，提高了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2. 多通道與低功耗模式

提供 4 個(gè)雙向 GPIO 通道，其中 2 個(gè)為專用引腳，方便進(jìn)行通用輸入輸出控制。同時(shí)，芯片支持低功耗模式，能夠有效降低功耗，延長設(shè)備的使用壽命。

3. 數(shù)據(jù)處理與傳輸優(yōu)勢

采用 DC 平衡和加擾數(shù)據(jù)，并嵌入時(shí)鐘，支持中繼器應(yīng)用，內(nèi)部還具備模式生成功能。這些特性使得數(shù)據(jù)傳輸更加可靠，同時(shí)也為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性。

4. 汽車級(jí)品質(zhì)保障

該芯片符合 AEC - Q100 Grade 2 標(biāo)準(zhǔn)，具備 >8 - kV HBM 和 ISO 10605 ESD 評(píng)級(jí)，具有良好的抗靜電能力和可靠性，能夠適應(yīng)汽車環(huán)境的嚴(yán)苛要求。

應(yīng)用場景

1. 汽車顯示

在汽車導(dǎo)航顯示、后座娛樂系統(tǒng)等應(yīng)用中，DS90UB927Q-Q1 能夠提供高質(zhì)量的視頻和音頻傳輸，為用戶帶來清晰、流暢的視覺和聽覺體驗(yàn)。

2. 駕駛員輔助系統(tǒng)

在汽車駕駛員輔助系統(tǒng)中，芯片可用于傳輸攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的視覺信息，幫助駕駛員更好地了解周圍環(huán)境，提高行車安全性。

3. 汽車攝像頭系統(tǒng)

對(duì)于汽車百萬像素?cái)z像頭系統(tǒng)，DS90UB927Q-Q1 能夠滿足高速、高分辨率圖像數(shù)據(jù)的傳輸需求，確保圖像的清晰和實(shí)時(shí)性。

詳細(xì)功能解析

1. 高速前向通道數(shù)據(jù)傳輸

高速前向通道由一個(gè) 35 位幀組成，包含 RGB 數(shù)據(jù)、同步信號(hào)、I2C 和 I2S 音頻，從串行器傳輸?shù)浇獯?。?shù)據(jù)經(jīng)過隨機(jī)化、DC 平衡和加擾處理，優(yōu)化了在交流耦合鏈路上的信號(hào)傳輸。芯片支持 5 MHz 至 15 MHz（LFMODE = 1）和 15 MHz 至 85 MHz（LFMODE = 0）的像素時(shí)鐘范圍，對(duì)應(yīng)應(yīng)用有效載荷速率范圍為 155 Mbps 至 2.635 Gbps，實(shí)際線路速率范圍為 525 Mbps 至 2.975 Gbps。

2. 低速反向通道數(shù)據(jù)傳輸

低速反向通道提供了顯示器和主機(jī)處理器之間的雙向通信，數(shù)據(jù)與高速前向通道數(shù)據(jù)在同一物理鏈路上同時(shí)傳輸。反向通道以 10 Mbps 的線路速率傳輸 I2C、CRC 和 4 位標(biāo)準(zhǔn) GPIO 信息。

3. 視頻控制信號(hào)處理

視頻控制信號(hào)位嵌入在高速 FPD - Link LVDS 中，相對(duì)于視頻像素時(shí)鐘周期（PCLK）有一定限制。默認(rèn)情況下，DS90UB927Q-Q1 會(huì)對(duì)這些信號(hào)應(yīng)用最小脈沖寬度濾波器，以消除雜散轉(zhuǎn)換。

4. EMI 降低特性

芯片提供 1.8 - V 或 3.3 - V LVCMOS 輸入和輸出，由單獨(dú)的 VDDIO 電源引腳供電，與外部系統(tǒng)接口信號(hào)兼容。在配置 VDDIO 電源時(shí)，所有單端控制輸入引腳需與相同的工作 VDDIO 電平一起縮放。

5. 內(nèi)置自測試（BIST）功能

可選的全速內(nèi)置自測試（BIST）功能支持在無需外部數(shù)據(jù)連接的情況下測試高速串行鏈路和低速反向通道，適用于原型階段、設(shè)備生產(chǎn)、系統(tǒng)內(nèi)測試和系統(tǒng)診斷。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源供應(yīng)

電源供應(yīng)斜坡（VDD33 和 VDDIO）應(yīng)在 1.5 ms 內(nèi)單調(diào)上升。PDB 引腳需要連接一個(gè)大電容，以確保在所有電源引腳達(dá)到推薦工作電壓后 PDB 信號(hào)才有效。當(dāng) PDB 引腳拉高至 VDD33 時(shí)，需要一個(gè) 10 - kΩ 上拉電阻和一個(gè) >10 - μF 電容接地，以延遲 PDB 輸入信號(hào)的上升。

2. 布局設(shè)計(jì)

電路板布局和堆疊應(yīng)設(shè)計(jì)為為設(shè)備提供低噪聲電源。良好的布局實(shí)踐應(yīng)將高頻或高電平輸入輸出分開，以減少雜散噪聲、反饋和干擾。使用薄電介質(zhì)（2 至 4 mil）的電源/接地夾層可以提高電源系統(tǒng)性能，降低電感。外部旁路電容應(yīng)包括 RF 陶瓷和鉭電解類型，推薦使用 MLCC 表面貼裝電容。

3. CML 互連

CML 互連應(yīng)使用 100 - Ω 耦合差分對(duì)，遵循 S/2S/3S 間距規(guī)則，盡量減少過孔數(shù)量，使用差分連接器，保持走線平衡，最小化對(duì)內(nèi)偏差，并盡可能靠近 TX 輸出和 RX 輸入進(jìn)行端接。

總結(jié)

DS90UB927Q-Q1 作為一款高性能的 FPD-Link III 串行器，在汽車電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其豐富的特性和出色的性能能夠滿足汽車顯示和圖像傳感應(yīng)用的需求，為工程師提供了一個(gè)可靠的解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分考慮電源供應(yīng)、布局設(shè)計(jì)和 CML 互連等要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能夠幫助大家更好地了解和應(yīng)用這款芯片。

大家在使用 DS90UB927Q-Q1 過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。