深度解析DS90UH929-Q1：720p HDMI 到 FPD-Link III 橋接序列化器

在電子工程師的日常工作中，選擇一款合適的器件來實(shí)現(xiàn)特定功能至關(guān)重要。今天，我們聚焦于德州儀器（TI）的DS90UH929-Q1，這是一款專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的720p HDMI到FPD-Link III橋接序列化器，下面我們將對其進(jìn)行全面剖析。

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一、器件概述

DS90UH929-Q1通過AEC - Q100汽車應(yīng)用認(rèn)證，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 105°C。它能將HDMI v1.4b輸入信號序列化，支持最高WXGA和720p的視頻分辨率，色彩深度達(dá)24位。該器件與DS90UH926Q - Q1/DS90UH928Q - Q1、DS90UH940 - Q1/DS90UH948 - Q1解串器兼容，可通過經(jīng)濟(jì)高效的50 - Ω單端同軸電纜或100 - Ω差分屏蔽雙絞線（STP）電纜傳輸單通道高速串行流。

二、關(guān)鍵特性

（一）接口兼容性

支持HDMI v1.4b輸入和FPD - Link III輸出，還具備HDMI模式的DisplayPort（DP++）輸入，集成了HDCP v1.4加密引擎，可存儲片上密鑰，保障數(shù)據(jù)安全傳輸。

（二）音頻處理能力

能夠提取多達(dá)8通道的HDMI音頻，支持多聲道音頻接收，可通過HDMI或外部I2S接口實(shí)現(xiàn)，還提供了可選的輔助音頻接口。

（三）信號傳輸優(yōu)勢

FPD - Link III接口支持視頻和音頻數(shù)據(jù)傳輸以及全雙工控制，包括I2C通信，通過同一差分鏈路傳輸，減少了互連尺寸和重量，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時，采用低電壓差分信號、數(shù)據(jù)加擾和隨機(jī)化技術(shù)，有效降低了EMI。

（四）其他特性

支持長達(dá)15米的電纜傳輸，并具備自動溫度和老化補(bǔ)償功能；可監(jiān)測擴(kuò)頻輸入時鐘，進(jìn)一步降低EMI；支持HDCP中繼器應(yīng)用，無需外部控制器即可處理所有認(rèn)證和加密功能。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）汽車信息娛樂系統(tǒng)

在汽車信息娛樂系統(tǒng)中，DS90UH929 - Q1可用于IVI主機(jī)和HMI模塊、后座娛樂系統(tǒng)以及數(shù)字儀表盤等，為用戶提供高質(zhì)量的視頻和音頻體驗(yàn)。

（二）監(jiān)控?cái)z像頭

在安防監(jiān)控領(lǐng)域，該器件能夠穩(wěn)定傳輸高清視頻信號，確保監(jiān)控畫面的清晰和流暢。

四、技術(shù)規(guī)格詳解

（一）絕對最大額定值

在使用器件時，需注意其絕對最大額定值，超過這些值可能會對器件造成永久性損壞。雖然這些只是應(yīng)力額定值，但長時間暴露在絕對最大額定條件下會影響器件的可靠性。

（二）ESD額定值

該器件具有一定的ESD防護(hù)能力，人體模型（HBM）的分類等級為2級，靜電放電可達(dá) + 2000V；帶電設(shè)備模型（CDM）的分類等級為C5級，可達(dá) ± 750V。此外，還給出了不同測試條件下的ESD額定值，如空氣放電和接觸放電等。

（三）推薦工作條件

明確了各項(xiàng)電源電壓的范圍，如VDD11為1.045 - 1.155V，VDD18為1.71 - 1.89V等，以及工作溫度范圍為 - 40°C至 + 105°C。同時，還規(guī)定了一些特定參數(shù)的條件，如PLL鎖定時的允許溫度變化等。

（四）電氣特性

包括DC和AC電氣特性，涵蓋了輸入輸出電壓、電流、電阻、頻率、時序等多個方面的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供了詳細(xì)的參考。例如，1.8 - V LVCMOS I/O的高電平輸入電壓VIH為0.65xVDDIO等。

五、詳細(xì)功能剖析

（一）HDMI功能

HDMI接收控制器符合HDMI v1.4b標(biāo)準(zhǔn)，可處理高清視頻和音頻信號，雖然其實(shí)現(xiàn)限制在720p操作，但能滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。此外，還支持多種EDID（擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)）配置，可根據(jù)不同需求選擇外部本地EDID、內(nèi)部EDID、外部遠(yuǎn)程EDID或內(nèi)部預(yù)編程EDID。

（二）TMDS技術(shù)

HDMI采用Transition Minimized Differential Signaling（TMDS）技術(shù)，通過四個差分對（3個TMDS通道和1個TMDS時鐘）傳輸視頻和音頻數(shù)據(jù)。這種技術(shù)采用8b/10b編碼，有效降低了電磁干擾，提高了信號的抗干擾能力和傳輸穩(wěn)定性。

（三）音頻模式

支持多種音頻模式，包括HDMI模式、DVI模式和AUX音頻通道?？梢詫DMI接口中的嵌入式音頻通過FPD - Link III串行鏈路傳輸，并在兼容的解串器上輸出；也支持I2S音頻接口，可實(shí)現(xiàn)7.1高清環(huán)繞聲應(yīng)用。

（四）HDCP功能

按照HDCP v1.4規(guī)范實(shí)現(xiàn)了HDCP加密功能，可對音視頻內(nèi)容進(jìn)行加密，保障數(shù)據(jù)安全。在連接支持HDCP的源設(shè)備時，能自動進(jìn)行認(rèn)證和共享密鑰生成。

（五）內(nèi)置自測試（BIST）

提供可選的全速內(nèi)置自測試功能，可在不連接外部數(shù)據(jù)的情況下測試高速串行鏈路和反向通道，方便在原型階段、設(shè)備生產(chǎn)、系統(tǒng)測試和診斷中使用。

（六）內(nèi)部圖案生成

具備內(nèi)部圖案生成功能，可生成17種默認(rèn)圖案，用于基本的面板測試和調(diào)試。這些圖案可通過寄存器進(jìn)行配置和控制，還支持顏色模式、視頻時序模式、圖案反轉(zhuǎn)和自動滾動等功能。

六、編程與配置

（一）串行控制總線

可通過I2C兼容的串行控制總線進(jìn)行配置，多個設(shè)備可共享該總線，設(shè)備地址通過連接到IDx引腳的電阻分壓器設(shè)置。在通信過程中，遵循特定的協(xié)議，通過START、START - Repeated和STOP階段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（二）多主仲裁支持

FPD - Link III設(shè)備中的雙向控制通道實(shí)現(xiàn)了I2C兼容的總線仲裁，多個I2C主設(shè)備可在系統(tǒng)中協(xié)同工作。但在使用時，需注意一些I2C限制條件，避免出現(xiàn)未定義的情況。

（三）寄存器映射

文檔詳細(xì)列出了各個寄存器的地址、位定義、功能描述和默認(rèn)值，工程師可通過對寄存器進(jìn)行讀寫操作來配置器件的各項(xiàng)功能。例如，通過設(shè)置某些寄存器的位可以實(shí)現(xiàn)HDMI復(fù)位、音頻模式選擇、EDID配置等功能。

七、應(yīng)用與實(shí)施

（一）設(shè)計(jì)要求

SER/DES僅支持通過集成的DC平衡解碼方案實(shí)現(xiàn)AC耦合互連，需要在FPD - Link III信號路徑中串聯(lián)外部AC耦合電容。同時，對于不同的解串器和電纜類型，需要選擇合適的電容值和電阻值。

（二）詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

在高速互連方面，需要遵循一些準(zhǔn)則，如使用100 - Ω耦合差分對、控制間距、減少過孔數(shù)量、使用差分連接器等。此外，還可參考相關(guān)的設(shè)計(jì)指南和手冊，以確保設(shè)計(jì)的可靠性和性能。

（三）應(yīng)用曲線

文檔提供了一些應(yīng)用性能圖，展示了不同條件下的視頻應(yīng)用和輸出情況，如720p60視頻在2.6 - Gbps串行線速率下的單通道FPD - Link III輸出等，為工程師評估器件性能提供了參考。

八、電源與布局建議

（一）電源供應(yīng)

器件為電路的不同部分提供了獨(dú)立的電源和接地引腳，以隔離不同部分的開關(guān)噪聲影響。在電源上電時，需要注意電源斜坡時間、上電順序和PDB引腳的使用，推薦按照特定的序列進(jìn)行上電操作。

（二）布局指南

電路板布局應(yīng)設(shè)計(jì)為為器件提供低噪聲電源，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。建議使用至少四層板，包括電源和接地層；將LVCMOS信號遠(yuǎn)離LVDS線；使用緊密耦合的100 - Ω差分線；從器件中心DAP到接地層至少需要9個熱過孔等。

九、總結(jié)

DS90UH929 - Q1是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的720p HDMI到FPD - Link III橋接序列化器，適用于汽車信息娛樂、監(jiān)控等多個領(lǐng)域。通過對其特性、規(guī)格、功能、編程和應(yīng)用等方面的詳細(xì)了解，工程師可以更好地將其應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中。在使用過程中，務(wù)必遵循文檔中的建議和要求，確保設(shè)計(jì)的可靠性和性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區(qū)分享交流。