探索DS90UB901Q/DS902Q：汽車視覺(jué)系統(tǒng)的理想選擇

在汽車電子領(lǐng)域，高效可靠的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)功能至關(guān)重要。德州儀器（TI）的DS90UB901Q/DS902Q芯片組，作為一款專門為汽車視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)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(lái)深入了解一下這款芯片組。

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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(guò)單根差分對(duì)進(jìn)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(zhuǎn)換為單根高速差分對(duì)，而解串器（DS90UB902Q）則將單根串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸路徑，還提高了信號(hào)質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性。

特性亮點(diǎn)

1. 廣泛的頻率支持

支持10 MHz至43 MHz的輸入像素時(shí)鐘頻率，數(shù)據(jù)吞吐量可達(dá)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(duì)互連

通過(guò)單根差分對(duì)進(jìn)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(fù)雜度。

3. 雙向控制通道

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

4. 嵌入式時(shí)鐘技術(shù)

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

5. 長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)能力

能夠驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)10米的屏蔽雙絞線，適用于各種汽車應(yīng)用場(chǎng)景。

6. 數(shù)據(jù)完整性檢查

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

7. 低功耗設(shè)計(jì)

具有串行器待機(jī)功能，可提供低功耗節(jié)能模式，并支持遠(yuǎn)程喚醒功能。

8. 高可靠性

符合ISO 10605 ESD和IEC 61000-4-2 ESD標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)AEC-Q100 Grade 2認(rèn)證，適用于汽車級(jí)應(yīng)用。

引腳說(shuō)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(shí)鐘輸入（PCLK）。
• 通用輸入輸出（GPIO）：提供6個(gè)可編程的GPIO引腳，可用于控制和響應(yīng)各種命令。
• 雙向控制總線：通過(guò)SCL和SDA線實(shí)現(xiàn)I2C通信，支持高達(dá)100 kbps的數(shù)據(jù)速率。
• FPD-Link III接口：通過(guò)DOUT+和DOUT-輸出單根高速差分對(duì)。

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(shí)鐘輸出（PCLK）。
• 通用輸入輸出（GPIO）：提供6個(gè)可編程的GPIO引腳，可用于控制和響應(yīng)各種命令。
• 雙向控制總線：通過(guò)SCL和SDA線實(shí)現(xiàn)I2C通信，支持高達(dá)100 kbps的數(shù)據(jù)速率。
• FPD-Link III接口：通過(guò)RIN+和RIN-輸入單根高速差分對(duì)。

功能描述

串行幀格式

DS90UB901Q/DS902Q芯片組以28位符號(hào)的格式傳輸和接收像素?cái)?shù)據(jù)，其中包括16位的圖像數(shù)據(jù)、嵌入式時(shí)鐘（CLK1和CLK0）和DC平衡信息。數(shù)據(jù)有效負(fù)載經(jīng)過(guò)隨機(jī)化、平衡和加擾處理，可通過(guò)4位CRC功能進(jìn)行檢查，以監(jiān)測(cè)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(guò)時(shí)鐘（SCL）和數(shù)據(jù)（SDA）線對(duì)DS90UB901Q/DS902Q芯片組進(jìn)行寄存器編程。每個(gè)設(shè)備可根據(jù)MODE引腳的設(shè)置，作為I2C從代理或主代理工作，實(shí)現(xiàn)主機(jī)控制器與遠(yuǎn)程設(shè)備之間的通信。

相機(jī)模式操作

在相機(jī)模式下，I2C事務(wù)由解串器側(cè)的主控制器發(fā)起。解串器檢測(cè)事務(wù)的目標(biāo)設(shè)備，并通過(guò)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(wù)，同時(shí)將響應(yīng)返回給解串器。解串器解析響應(yīng)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(wù)由連接到串行器的控制器發(fā)起。串行器檢測(cè)事務(wù)的目標(biāo)設(shè)備，并通過(guò)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(wù)，同時(shí)將響應(yīng)作為命令返回給雙向控制通道。串行器解析響應(yīng)并將其傳遞給串行器I2C總線。

CRC檢測(cè)

每個(gè)符號(hào)保留4位CRC用于檢查傳輸過(guò)程中的鏈路完整性。解串器側(cè)提供報(bào)告狀態(tài)引腳（PASS），用于標(biāo)記與遠(yuǎn)程設(shè)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(nèi)置集成的I2C從控制器，可用于訪問(wèn)和編程配置寄存器中的額外功能。

多設(shè)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(gè)具有相同固定地址的相機(jī)設(shè)備時(shí)，生成不同的目標(biāo)從地址，實(shí)現(xiàn)對(duì)從設(shè)備的獨(dú)立尋址。

I2C直通

I2C直通功能可獨(dú)立尋址從設(shè)備，允許或禁止I2C雙向控制通道與遠(yuǎn)程I2C總線之間的通信。

同步多相機(jī)

對(duì)于需要多相機(jī)幀同步的應(yīng)用，建議使用通用輸入/輸出（GPIO）引腳傳輸控制信號(hào)，以同步多個(gè)相機(jī)。系統(tǒng)控制器需提供場(chǎng)同步輸出，相機(jī)需設(shè)置為接受輔助同步輸入。

電氣特性

絕對(duì)最大額定值

芯片組的絕對(duì)最大額定值包括電源電壓、輸入電壓、結(jié)溫、存儲(chǔ)溫度等參數(shù)，使用時(shí)需確保不超過(guò)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(shí)鐘頻率等參數(shù)，在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)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(xiàng)參數(shù)，如LVCMOS直流規(guī)格、CML驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供了重要依據(jù)。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

AC耦合

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

典型應(yīng)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(shè)計(jì)的參考。

傳輸介質(zhì)

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(qū)動(dòng)性能。同時(shí)，需注意電纜的衰減、近端串?dāng)_和對(duì)間 skew等參數(shù)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。

PCB布局和電源系統(tǒng)考慮

在PCB布局時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)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(zhì)的電源/接地夾層，提供平面電容和低電感寄生效應(yīng)。外部旁路電容應(yīng)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(shí)應(yīng)使用100歐姆耦合差分對(duì)，遵循S/2S/3S規(guī)則進(jìn)行間距設(shè)置，盡量減少過(guò)孔數(shù)量，使用差分連接器，保持走線平衡，減少對(duì)間 skew。

總結(jié)

DS90UB901Q/DS902Q芯片組以其卓越的性能、豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為汽車視覺(jué)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(shè)計(jì)汽車攝像頭系統(tǒng)時(shí)，充分了解和利用這款芯片組的優(yōu)勢(shì)，將有助于提高系統(tǒng)的性能和可靠性，推動(dòng)汽車電子技術(shù)的發(fā)展。你在使用類似芯片組的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。