探索DS90UB901Q/DS902Q：汽車視覺系統(tǒng)的理想選擇

在汽車電子領域，高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸對于實現(xiàn)各種先進功能至關重要。德州儀器（TI）的DS90UB901Q/DS902Q芯片組，作為一款專門為汽車視覺系統(tǒng)設計的串行器/解串器，以其卓越的性能和豐富的特性，為汽車攝像頭系統(tǒng)與主機控制器/電子控制單元（ECU）之間的數(shù)據(jù)傳輸提供了理想的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這款芯片組。

文件下載：ds90ub901q-q1.pdf

芯片概述

DS90UB901Q/DS902Q芯片組提供了FPD-Link III接口，具備高速前向通道和雙向控制通道，可通過單根差分對進行數(shù)據(jù)傳輸。串行器（DS90UB901Q）將16位寬的并行LVCMOS數(shù)據(jù)總線和雙向控制總線轉換為單根高速差分對，而解串器（DS90UB902Q）則將單根串行數(shù)據(jù)流轉換回16位寬的并行數(shù)據(jù)總線和雙向控制通道數(shù)據(jù)總線。這種設計不僅簡化了數(shù)據(jù)傳輸路徑，還提高了信號質量和系統(tǒng)可靠性。

特性亮點

1. 廣泛的頻率支持

支持10 MHz至43 MHz的輸入像素時鐘頻率，數(shù)據(jù)吞吐量可達160 Mbps至688 Mbps，能夠滿足不同汽車攝像頭系統(tǒng)的需求。

2. 單差分對互連

通過單根差分對進行數(shù)據(jù)傳輸，減少了PCB布線和電纜數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本和復雜度。

3. 雙向控制通道

支持I2C的雙向控制通道，可實現(xiàn)圖像傳感器與ECU之間的雙向通信，無需額外的編程和控制線。

4. 嵌入式時鐘技術

采用TI的嵌入式時鐘技術，可在單根差分對上實現(xiàn)透明的全雙工通信，攜帶不對稱的雙向控制信息，不受視頻消隱間隔的影響。

5. 長距離驅動能力

能夠驅動長達10米的屏蔽雙絞線，適用于各種汽車應用場景。

6. 數(shù)據(jù)完整性檢查

提供可選的CRC（循環(huán)冗余校驗）功能，可監(jiān)測傳輸鏈路的錯誤，確保數(shù)據(jù)的完整性。

7. 低功耗設計

具有串行器待機功能，可提供低功耗節(jié)能模式，并支持遠程喚醒功能。

8. 高可靠性

符合ISO 10605 ESD和IEC 61000-4-2 ESD標準，經過AEC-Q100 Grade 2認證，適用于汽車級應用。

引腳說明

串行器（DS90UB901Q）

• LVCMOS并行接口：包括14位并行數(shù)據(jù)輸入（DIN[13:0]）、水平同步輸入（HSYNC）、垂直同步輸入（VSYNC）和像素時鐘輸入（PCLK）。
• 通用輸入輸出（GPIO）：提供6個可編程的GPIO引腳，可用于控制和響應各種命令。
• 雙向控制總線：通過SCL和SDA線實現(xiàn)I2C通信，支持高達100 kbps的數(shù)據(jù)速率。
• FPD-Link III接口：通過DOUT+和DOUT-輸出單根高速差分對。

解串器（DS90UB902Q）

• LVCMOS并行接口：包括14位并行數(shù)據(jù)輸出（ROUT[13:0]）、水平同步輸出（HSYNC）、垂直同步輸出（VSYNC）和像素時鐘輸出（PCLK）。
• 通用輸入輸出（GPIO）：提供6個可編程的GPIO引腳，可用于控制和響應各種命令。
• 雙向控制總線：通過SCL和SDA線實現(xiàn)I2C通信，支持高達100 kbps的數(shù)據(jù)速率。
• FPD-Link III接口：通過RIN+和RIN-輸入單根高速差分對。

功能描述

串行幀格式

DS90UB901Q/DS902Q芯片組以28位符號的格式傳輸和接收像素數(shù)據(jù)，其中包括16位的圖像數(shù)據(jù)、嵌入式時鐘（CLK1和CLK0）和DC平衡信息。數(shù)據(jù)有效負載經過隨機化、平衡和加擾處理，可通過4位CRC功能進行檢查，以監(jiān)測傳輸鏈路的完整性。

雙向控制總線和I2C模式

芯片組的雙向控制通道支持I2C通信，可通過時鐘（SCL）和數(shù)據(jù)（SDA）線對DS90UB901Q/DS902Q芯片組進行寄存器編程。每個設備可根據(jù)MODE引腳的設置，作為I2C從代理或主代理工作，實現(xiàn)主機控制器與遠程設備之間的通信。

相機模式操作

在相機模式下，I2C事務由解串器側的主控制器發(fā)起。解串器檢測事務的目標設備，并通過雙向控制通道發(fā)送命令。串行器接收命令并在本地I2C總線上生成I2C事務，同時將響應返回給解串器。解串器解析響應并將其傳遞給解串器I2C總線。

顯示模式操作

在顯示模式下，I2C事務由連接到串行器的控制器發(fā)起。串行器檢測事務的目標設備，并通過前向通道鏈路發(fā)送命令。解串器接收命令并在本地I2C總線上生成I2C事務，同時將響應作為命令返回給雙向控制通道。串行器解析響應并將其傳遞給串行器I2C總線。

CRC檢測

每個符號保留4位CRC用于檢查傳輸過程中的鏈路完整性。解串器側提供報告狀態(tài)引腳（PASS），用于標記與遠程設備之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否匹配。解串器的PLL必須先鎖定（LOCK引腳為高），以確保PASS狀態(tài)有效。

可編程控制器

DS90UB901Q和DS902Q芯片組均內置集成的I2C從控制器，可用于訪問和編程配置寄存器中的額外功能。

多設備尋址

芯片組支持從ID匹配/別名功能，可在同一I2C總線上連接多個具有相同固定地址的相機設備時，生成不同的目標從地址，實現(xiàn)對從設備的獨立尋址。

I2C直通

I2C直通功能可獨立尋址從設備，允許或禁止I2C雙向控制通道與遠程I2C總線之間的通信。

同步多相機

對于需要多相機幀同步的應用，建議使用通用輸入/輸出（GPIO）引腳傳輸控制信號，以同步多個相機。系統(tǒng)控制器需提供場同步輸出，相機需設置為接受輔助同步輸入。

電氣特性

絕對最大額定值

芯片組的絕對最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、結溫、存儲溫度等參數(shù)，使用時需確保不超過這些額定值，以保證芯片的正常工作和可靠性。

推薦工作條件

推薦工作條件包括電源電壓、噪聲、工作溫度、PCLK時鐘頻率等參數(shù)，在設計電路時應盡量滿足這些條件，以獲得最佳的性能和穩(wěn)定性。

電氣特性表

電氣特性表列出了芯片組在推薦工作條件下的各項參數(shù)，如LVCMOS直流規(guī)格、CML驅動器和接收器直流規(guī)格、串行器和解串器的電源電流等。這些參數(shù)為電路設計和性能評估提供了重要依據(jù)。

應用注意事項

AC耦合

芯片組支持通過集成的DC平衡解碼方案實現(xiàn)AC耦合互連，需在FPD-Link III信號路徑中串聯(lián)100 nF的AC耦合電容。

典型應用連接

文檔提供了DS90UB901Q串行器和DS902Q解串器的典型連接圖，包括引腳控制和電源配置等信息，可作為電路設計的參考。

傳輸介質

芯片組適用于各種平衡電纜，建議使用具有100歐姆差分阻抗的屏蔽雙絞線，以獲得最佳的電纜驅動性能。同時，需注意電纜的衰減、近端串擾和對間 skew等參數(shù)對信號質量的影響。

PCB布局和電源系統(tǒng)考慮

在PCB布局時，應設計低噪聲的電源饋電，分離高頻或高電平輸入輸出，以減少噪聲干擾。電源系統(tǒng)可采用薄介質的電源/接地夾層，提供平面電容和低電感寄生效應。外部旁路電容應包括RF陶瓷和鉭電解電容，以提高電源系統(tǒng)的性能。

互連指南

互連時應使用100歐姆耦合差分對，遵循S/2S/3S規(guī)則進行間距設置，盡量減少過孔數(shù)量，使用差分連接器，保持走線平衡，減少對間 skew。

總結

DS90UB901Q/DS902Q芯片組以其卓越的性能、豐富的特性和廣泛的應用場景，為汽車視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠的解決方案。作為電子工程師，在設計汽車攝像頭系統(tǒng)時，充分了解和利用這款芯片組的優(yōu)勢，將有助于提高系統(tǒng)的性能和可靠性，推動汽車電子技術的發(fā)展。你在使用類似芯片組的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。