汽車級FPD-Link III解串器DS90UB928Q-Q1：設(shè)計與應(yīng)用全解析

在汽車電子領(lǐng)域，數(shù)字視頻和音頻的高效傳輸是實現(xiàn)先進(jìn)信息娛樂系統(tǒng)的關(guān)鍵。德州儀器（TI）的DS90UB928Q-Q1解串器，與DS90UB925Q-Q1或DS90UB927Q-Q1串行器配合使用，為汽車信息娛樂系統(tǒng)中的數(shù)字視頻和音頻分配提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入探討一下這款解串器的特點、應(yīng)用及設(shè)計要點。

文件下載：ds90ub928q-q1.pdf

一、DS90UB928Q-Q1的核心特性

1. 汽車級認(rèn)證

DS90UB928Q-Q1通過了AEC-Q100汽車應(yīng)用認(rèn)證，工作溫度范圍為 -40°C至 +105°C，HBM ESD分類等級為 ±8 kV，CDM ESD分類等級為C6，這使得它能夠在惡劣的汽車環(huán)境中穩(wěn)定工作。

2. 雙向控制通道

該解串器具備雙向控制通道接口，與I2C兼容的串行控制總線，支持高速前向通道數(shù)據(jù)傳輸和低速全雙工反向通道通信，通過單個差分鏈路實現(xiàn)音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制信號的整合，減少了互連尺寸和重量，消除了偏斜問題，簡化了系統(tǒng)設(shè)計。

3. 視頻和音頻支持

支持5 MHz至85 MHz的像素時鐘，可處理高清（720p）數(shù)字視頻，支持RGB888 + VS、HS、DE和I2S音頻，最多可提供4個I2S數(shù)字音頻輸出，適用于環(huán)繞聲應(yīng)用。

4. 低EMI設(shè)計

采用低EMI的FPD-Link視頻輸出，有效降低了電磁干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

二、應(yīng)用場景廣泛

DS90UB928Q-Q1適用于多種汽車應(yīng)用場景，包括汽車導(dǎo)航顯示、后座娛樂系統(tǒng)、汽車駕駛員輔助系統(tǒng)以及汽車百萬像素攝像頭系統(tǒng)等。在這些應(yīng)用中，它能夠可靠地傳輸高質(zhì)量的視頻和音頻信號，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的體驗。

三、詳細(xì)功能剖析

1. 高速前向通道數(shù)據(jù)傳輸

高速前向通道由一個35位幀組成，包含視頻數(shù)據(jù)、同步信號、I2C和I2S音頻，數(shù)據(jù)經(jīng)過隨機化、DC平衡和加擾處理，優(yōu)化了在AC耦合鏈路上的信號傳輸。支持5 MHz至15 MHz（LFMODE = 1）和15 MHz至85 MHz（LFMODE = 0）的像素時鐘范圍，對應(yīng)應(yīng)用有效負(fù)載率范圍為175 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處理器之間的雙向通信，控制數(shù)據(jù)與高速前向數(shù)據(jù)、DC平衡編碼和嵌入式時鐘信息一起通過單個串行鏈路傳輸，實現(xiàn)了雙向控制通道（BCC）的功能。

3. 向后兼容模式

該解串器向后兼容DS90UR905Q和DS90UR907Q FPD-Link II串行器，支持15 MHz至65 MHz的PCLK頻率，在這種模式下，雙向控制通道、雙向GPIOs、I2S和中斷（INTB）不活躍，但仍可通過本地I2C訪問串行器。

4. 輸入均衡

FPD-Link III輸入自適應(yīng)均衡器可補償傳輸介質(zhì)損耗，減少介質(zhì)引起的確定性抖動，支持長達(dá)10米的STP電纜，最大串行器流有效負(fù)載率為2.975 Gbps。通過MODE_SEL引腳可設(shè)置為長電纜模式（LCBL）。

5. 內(nèi)置自測試（BIST）

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，在原型階段、設(shè)備生產(chǎn)、系統(tǒng)內(nèi)測試和系統(tǒng)診斷中非常有用。

6. 內(nèi)部模式生成

解串器內(nèi)置模式生成器，可生成17種默認(rèn)測試模式，用于基本的面板測試和調(diào)試，支持模式反轉(zhuǎn)、自動滾動等功能，還可通過控制寄存器配置視頻時序模式。

7. 圖像增強功能

提供白平衡查找表（LUT）和自適應(yīng)Hi-FRC抖動功能。白平衡LUT可補償顯示器的固有色溫，調(diào)整R、G、B的相對強度；自適應(yīng)Hi-FRC抖動功能可將24位RGB數(shù)據(jù)降低到18位RGB數(shù)據(jù)，平滑顏色漸變，支持在低成本18位顯示器上實現(xiàn)全彩色顯示。

8. 串行鏈路故障檢測

能夠檢測FPD-Link III互連中的故障條件，如電纜開路、短路等，但不具體報告是哪種故障。

9. 振蕩器輸出

當(dāng)輸入時鐘（串行流）丟失時，解串器可提供可選的TxCLKOUT±輸出，基于內(nèi)部振蕩器，可通過寄存器0x02的位5控制。

10. 中斷引腳

通過讀取ISR寄存器和配置串行器的ICR寄存器，可實現(xiàn)中斷功能，中斷輸入信號需要約8.6 μs的最小建立和保持時間。

11. 通用輸入輸出（GPIO）

GPIO[3:0]可在正向通道或反向通道模式下用作通用IO，GPIO[8:5]為僅寄存器GPIO，可通過本地寄存器位進(jìn)行編程和讀取。

12. I2S音頻接口

與DS90UB927Q-Q1串行器配合時，支持環(huán)繞聲音頻應(yīng)用，提供六個I2S輸出引腳；與DS90UB925Q-Q1配合時，支持單I2S數(shù)據(jù)輸出（24位視頻模式）或兩個I2S數(shù)據(jù)輸出（18位視頻模式）。支持?jǐn)?shù)據(jù)包化音頻傳輸和I2S中繼功能。

四、設(shè)計與應(yīng)用要點

1. 電源供應(yīng)

VDDIO和VDD33供電時，VDDIO（1.8V或3.3V）應(yīng)比VDD33提前100us升壓。若VDDIO與VDD33相連，則兩者可同時升壓。VDDs（VDD33和VDDIO）的升壓時間應(yīng)小于1.5 ms，且為單調(diào)上升。PDB引腳控制時，若不由微控制器控制，需在該引腳加一個大電容，確保PDB在所有VDDs達(dá)到推薦工作電壓后到達(dá)。當(dāng)PDB引腳連接到VDDIO = 3.0 V至3.6V或VDD33時，建議使用10 kΩ上拉電阻和 >10 μF電容接地來延遲PDB輸入信號。

2. 布局設(shè)計

• 電源和旁路電容：使用至少四層板，配備電源和接地層。電源系統(tǒng)應(yīng)采用薄介質(zhì)（2至4 mil）的電源/接地夾層，以利用平面電容，降低電感。外部旁路電容應(yīng)包括RF陶瓷和鉭電解電容，電壓額定值至少為電源電壓的5倍。多個電容時，小值電容應(yīng)靠近引腳放置。
• 信號布線：LVCMOS信號應(yīng)遠(yuǎn)離LVDS線路，以防止耦合干擾。LVDS互連建議使用緊密耦合的100 Ω差分線，減少輻射和耦合噪聲。
• 熱管理：從器件中心DAP到接地層至少需要9個熱過孔，以傳導(dǎo)熱量和連接接地。

3. 典型應(yīng)用

在典型的85 MHz 24位彩色顯示應(yīng)用中，輸入應(yīng)使用0.1 μF耦合電容，解串器提供內(nèi)部終端。FPD-Link LVDS差分輸出在接收設(shè)備或顯示器處需要100 Ω終端電阻。旁路電容應(yīng)靠近電源引腳放置，至少需要三個4.7 μF電容進(jìn)行本地旁路。

五、總結(jié)

DS90UB928Q-Q1解串器憑借其豐富的功能和出色的性能，為汽車信息娛樂系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)字視頻和音頻傳輸解決方案。在設(shè)計過程中，工程師需要充分考慮電源供應(yīng)、布局設(shè)計和典型應(yīng)用等要點，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能幫助各位工程師更好地理解和應(yīng)用這款解串器，在汽車電子設(shè)計中取得更好的成果。

各位工程師在使用DS90UB928Q-Q1的過程中，有沒有遇到過什么獨特的問題或者有什么創(chuàng)新的應(yīng)用呢？歡迎在評論區(qū)留言分享！