探索DS90UB903Q/DS90UB904Q：FPD - Link III的卓越解決方案

在當(dāng)今的電子設(shè)計領(lǐng)域，高效的數(shù)據(jù)傳輸和可靠的顯示系統(tǒng)是至關(guān)重要的。德州儀器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片組，作為一款支持10 - 43MHz 18位色彩的FPD - Link III串行器和解串器，憑借其出色的性能和豐富的特性，在汽車顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。今天，我們就來深入探討一下這款芯片組。

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芯片組特性亮點

高速數(shù)據(jù)傳輸與接口優(yōu)勢

DS90UB903Q/DS90UB904Q支持10 MHz至43 MHz的輸入像素時鐘（PCLK），數(shù)據(jù)吞吐量可達210 Mbps至903 Mbps，通過單差分對互連實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。這種單差分對的設(shè)計不僅簡化了布線，還減少了信號干擾，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。同時，它還具備雙向控制接口通道，并支持I2C通信，這使得芯片組能夠在傳輸視頻數(shù)據(jù)的同時，實現(xiàn)主機處理器與顯示器之間的雙向通信，無需額外的控制線，大大節(jié)省了系統(tǒng)成本。

信號質(zhì)量與傳輸距離保障

芯片組采用嵌入式時鐘和直流平衡編碼技術(shù)，支持交流耦合互連，有效提高了信號質(zhì)量，減少了信號衰減和失真。而且，它能夠驅(qū)動長達10米的屏蔽雙絞線，滿足了一些長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用需求，如汽車內(nèi)部的顯示系統(tǒng)。

豐富的功能特性

• 接口兼容性：具備I2C兼容的串行接口，方便與其他支持I2C協(xié)議的設(shè)備進行通信。同時，提供1.8V或3.3V兼容的并行總線接口，可根據(jù)系統(tǒng)需求靈活選擇，增強了芯片組的通用性。
• 硬件地址與GPIO功能：擁有單硬件設(shè)備尋址引腳，便于對芯片進行唯一尋址。此外，還提供多達4個通用輸入/輸出（GPI/GPO）引腳，可用于控制和響應(yīng)各種命令，為系統(tǒng)設(shè)計提供了更多的靈活性。
• 診斷與保護功能：具有LOCK輸出報告引腳和AT - SPEED BIST診斷功能，可用于驗證鏈路的完整性，及時發(fā)現(xiàn)和解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的問題。同時，芯片組集成了終端電阻，減少了外部元件的使用，提高了系統(tǒng)的可靠性。而且，它符合ISO 10605 ESD和IEC 61000 - 4 - 2 ESD標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的靜電防護能力，適用于汽車等復(fù)雜的電磁環(huán)境。

芯片引腳與功能詳解

DS90UB903Q串行器引腳

DS90UB903Q采用40引腳的WQFN封裝，其引腳功能涵蓋了并行數(shù)據(jù)輸入、時鐘輸入、通用輸出、雙向控制總線、電源和接地等多個方面。例如，DIN[20:0]引腳用于輸入21位的并行數(shù)據(jù)，PCLK引腳作為像素時鐘輸入，為數(shù)據(jù)傳輸提供同步信號。而雙向控制總線的SCL和SDA引腳，則用于I2C通信，實現(xiàn)與其他設(shè)備的交互。

DS90UB904Q解串器引腳

DS90UB904Q采用48引腳的WQFN封裝，其引腳功能與串行器相對應(yīng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的解串和輸出。ROUT[20:0]引腳輸出21位的并行數(shù)據(jù)，PCLK引腳輸出像素時鐘。此外，還具備LOCK狀態(tài)輸出引腳，用于指示PLL是否鎖定，方便用戶監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。同時，解串器還提供了BIST模式相關(guān)的引腳，可用于高速串行和雙向控制通道鏈路的測試。

電氣特性與性能指標(biāo)

絕對最大額定值與推薦工作條件

芯片組規(guī)定了一系列的絕對最大額定值，如電源電壓、輸入輸出電壓、結(jié)溫、存儲溫度等，用戶在使用過程中必須確保芯片的工作條件不超過這些限制，以避免芯片損壞。同時，文檔中也給出了推薦的工作條件，包括電源電壓、噪聲范圍、工作溫度和PCLK時鐘頻率等，按照這些條件使用芯片，能夠保證芯片的性能和可靠性。

電氣參數(shù)與開關(guān)特性

文檔詳細列出了芯片組的各種電氣參數(shù)，如LVCMOS直流規(guī)格、CML驅(qū)動器和接收器的直流規(guī)格等。這些參數(shù)反映了芯片在不同工作條件下的電氣性能，對于電路設(shè)計和系統(tǒng)優(yōu)化具有重要的參考價值。此外，還介紹了串行器和解串器的開關(guān)特性，如CML信號的高低電平轉(zhuǎn)換時間、數(shù)據(jù)輸入輸出的建立和保持時間、PLL鎖定時間等，這些特性直接影響了芯片的數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性。

功能描述與應(yīng)用模式

視頻數(shù)據(jù)傳輸功能

DS90UB903Q/DS904Q芯片組主要用于視頻顯示應(yīng)用，它能夠?qū)?1位寬的并行LVCMOS數(shù)據(jù)總線和雙向控制總線轉(zhuǎn)換為單高速差分對進行傳輸，解串器則將接收到的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回并行數(shù)據(jù)和控制通道數(shù)據(jù)。在RGB666顯示格式中，支持18位顏色深度的視頻數(shù)據(jù)傳輸，同時還能傳輸像素時鐘和控制信號，滿足了大多數(shù)顯示系統(tǒng)的需求。

雙向控制總線與I2C模式

芯片組的雙向控制總線支持I2C通信，通過SCL和SDA引腳實現(xiàn)寄存器的編程和數(shù)據(jù)傳輸。每個芯片可以根據(jù)MODE引腳的設(shè)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(shè)備之間的通信。這種靈活的I2C模式配置，使得芯片組能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

不同應(yīng)用模式

• 相機模式：在相機模式下，I2C事務(wù)由解串器發(fā)起，通過雙向控制通道向串行器發(fā)送命令，串行器在本地I2C總線上生成相應(yīng)的事務(wù)，并將響應(yīng)返回給解串器。在使用相機模式時，需要對串行器和解串器的MODE引腳進行相應(yīng)的設(shè)置，并編程設(shè)置目標(biāo)從設(shè)備地址和串行器設(shè)備地址。
• 顯示模式：在顯示模式下，I2C事務(wù)由連接到串行器的控制器發(fā)起，通過前向通道鏈路向解串器發(fā)送命令，解串器在本地I2C總線上生成事務(wù)并返回響應(yīng)。同樣，需要對MODE引腳進行設(shè)置，并編程設(shè)置目標(biāo)從設(shè)備地址和串行器設(shè)備地址。

設(shè)計注意事項與應(yīng)用建議

信號質(zhì)量與EMI抑制

為了提高信號質(zhì)量，解串器的接收器輸入提供了均衡濾波器，可通過寄存器設(shè)置來補償傳輸介質(zhì)的損耗。同時，解串器還采用了交錯輸出和擴頻時鐘技術(shù)，減少了輸出信號的同時切換，降低了電源噪聲和電磁干擾（EMI）。

PCB布局與電源系統(tǒng)

在PCB布局方面，應(yīng)采用至少四層板，包含電源層和接地層，以提供低噪聲的電源供應(yīng)。將LVCMOS信號與差分線分開布局，避免信號耦合。同時，合理選擇和放置旁路電容，減少電源系統(tǒng)的寄生電感，提高電源穩(wěn)定性。

傳輸介質(zhì)選擇

芯片組適用于各種平衡電纜，如屏蔽雙絞線（STP），要求電纜的差分阻抗為100歐姆，以確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在選擇電纜時，還需要考慮電纜的衰減、近端串?dāng)_和線對間的偏斜等參數(shù)，根據(jù)實際應(yīng)用需求選擇合適的電纜長度和規(guī)格。

總結(jié)

DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片組以其高速的數(shù)據(jù)傳輸能力、豐富的功能特性和良好的兼容性，為汽車顯示系統(tǒng)等領(lǐng)域提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計過程中，我們需要充分了解芯片的特性和參數(shù)，合理進行電路設(shè)計和PCB布局，選擇合適的傳輸介質(zhì)，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地理解和應(yīng)用這款芯片組。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。