汽車(chē)級(jí)FPD-Link III解串器DS90UB928Q-Q1：設(shè)計(jì)與應(yīng)用全解析

在汽車(chē)電子領(lǐng)域，數(shù)字視頻和音頻的高效傳輸是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)信息娛樂(lè)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(chē)信息娛樂(lè)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(lái)深入探討一下這款解串器的特點(diǎn)、應(yīng)用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：ds90ub928q-q1.pdf

一、DS90UB928Q-Q1的核心特性

1. 汽車(chē)級(jí)認(rèn)證

DS90UB928Q-Q1通過(guò)了AEC-Q100汽車(chē)應(yīng)用認(rèn)證，工作溫度范圍為 -40°C至 +105°C，HBM ESD分類(lèi)等級(jí)為 ±8 kV，CDM ESD分類(lèi)等級(jí)為C6，這使得它能夠在惡劣的汽車(chē)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(xiàn)，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(guò)單個(gè)差分鏈路實(shí)現(xiàn)音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的整合，減少了互連尺寸和重量，消除了偏斜問(wèn)題，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3. 視頻和音頻支持

支持5 MHz至85 MHz的像素時(shí)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(gè)I2S數(shù)字音頻輸出，適用于環(huán)繞聲應(yīng)用。

4. 低EMI設(shè)計(jì)

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(chǎng)景廣泛

DS90UB928Q-Q1適用于多種汽車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景，包括汽車(chē)導(dǎo)航顯示、后座娛樂(lè)系統(tǒng)、汽車(chē)駕駛員輔助系統(tǒng)以及汽車(chē)百萬(wàn)像素?cái)z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(hào)，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

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(gè)35位幀組成，包含視頻數(shù)據(jù)、同步信號(hào)、I2C和I2S音頻，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)隨機(jī)化、DC平衡和加擾處理，優(yōu)化了在AC耦合鏈路上的信號(hào)傳輸。支持5 MHz至15 MHz（LFMODE = 1）和15 MHz至85 MHz（LFMODE = 0）的像素時(shí)鐘范圍，對(duì)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(jī)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(shí)鐘信息一起通過(guò)單個(gè)串行鏈路傳輸，實(shí)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(guò)本地I2C訪(fǎng)問(wèn)串行器。

4. 輸入均衡

FPD-Link III輸入自適應(yīng)均衡器可補(bǔ)償傳輸介質(zhì)損耗，減少介質(zhì)引起的確定性抖動(dòng)，支持長(zhǎng)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(guò)MODE_SEL引腳可設(shè)置為長(zhǎng)電纜模式（LCBL）。

5. 內(nèi)置自測(cè)試（BIST）

可選的全速內(nèi)置自測(cè)試（BIST）功能支持在無(wú)需外部數(shù)據(jù)連接的情況下測(cè)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(cè)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(cè)試模式，用于基本的面板測(cè)試和調(diào)試，支持模式反轉(zhuǎn)、自動(dòng)滾動(dòng)等功能，還可通過(guò)控制寄存器配置視頻時(shí)序模式。

7. 圖像增強(qiáng)功能

提供白平衡查找表（LUT）和自適應(yīng)Hi-FRC抖動(dòng)功能。白平衡LUT可補(bǔ)償顯示器的固有色溫，調(diào)整R、G、B的相對(duì)強(qiáng)度；自適應(yīng)Hi-FRC抖動(dòng)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(shí)現(xiàn)全彩色顯示。

8. 串行鏈路故障檢測(cè)

能夠檢測(cè)FPD-Link III互連中的故障條件，如電纜開(kāi)路、短路等，但不具體報(bào)告是哪種故障。

9. 振蕩器輸出

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

10. 中斷引腳

通過(guò)讀取ISR寄存器和配置串行器的ICR寄存器，可實(shí)現(xiàn)中斷功能，中斷輸入信號(hào)需要約8.6 μs的最小建立和保持時(shí)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(guò)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(shí)，支持環(huán)繞聲音頻應(yīng)用，提供六個(gè)I2S輸出引腳；與DS90UB925Q-Q1配合時(shí)，支持單I2S數(shù)據(jù)輸出（24位視頻模式）或兩個(gè)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(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

1. 電源供應(yīng)

VDDIO和VDD33供電時(shí)，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(shí)升壓。VDDs（VDD33和VDDIO）的升壓時(shí)間應(yīng)小于1.5 ms，且為單調(diào)上升。PDB引腳控制時(shí)，若不由微控制器控制，需在該引腳加一個(gè)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(shí)，建議使用10 kΩ上拉電阻和 >10 μF電容接地來(lái)延遲PDB輸入信號(hào)。

2. 布局設(shè)計(jì)

• 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(gè)電容時(shí)，小值電容應(yīng)靠近引腳放置。
• 信號(hào)布線(xiàn)：LVCMOS信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)離LVDS線(xiàn)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(xiàn)，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(gè)熱過(guò)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(gè)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(chē)信息娛樂(lè)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(jì)過(guò)程中，工程師需要充分考慮電源供應(yīng)、布局設(shè)計(jì)和典型應(yīng)用等要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過(guò)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(chē)電子設(shè)計(jì)中取得更好的成果。

各位工程師在使用DS90UB928Q-Q1的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么獨(dú)特的問(wèn)題或者有什么創(chuàng)新的應(yīng)用呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言分享！