深度解析DS90UB903Q/DS90UB904Q：汽車顯示系統(tǒng)的理想之選

在汽車電子領(lǐng)域，顯示系統(tǒng)的重要性日益凸顯，從中央信息顯示到導(dǎo)航顯示，再到后座娛樂(lè)和觸摸屏顯示，都對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性提出了極高的要求。德州儀器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q FPD - Link III 芯片組，正是為滿足這些需求而設(shè)計(jì)的一款優(yōu)秀解決方案。今天，我們就來(lái)深入剖析這款芯片組的特點(diǎn)、功能及應(yīng)用。

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一、芯片概述

DS90UB903Q/DS90UB904Q 是一對(duì)支持 10 - 43MHz 輸入像素時(shí)鐘（PCLK）的 18 位彩色 FPD - Link III 串行器和反串行器，數(shù)據(jù)吞吐量可達(dá) 210 Mbps 至 903 Mbps。它們通過(guò)單差分對(duì)實(shí)現(xiàn)高速前向通道和雙向控制通道的數(shù)據(jù)傳輸，適用于圖形主機(jī)控制器和顯示模塊之間的直接連接，尤其適合需要 18 位色深（RGB666 + HS、VS 和 DE）的視頻數(shù)據(jù)傳輸。

二、核心特性亮點(diǎn)

（一）高速數(shù)據(jù)傳輸與接口優(yōu)勢(shì)

• 寬頻支持：支持 10 MHz 至 43 MHz 的輸入 PCLK，能適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和數(shù)據(jù)傳輸速率要求。
• 單差分對(duì)互連：采用單差分對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅簡(jiǎn)化了 PCB 布線和電纜設(shè)計(jì)，還消除了并行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘路徑之間的偏斜問(wèn)題，顯著降低了系統(tǒng)成本，減少了 PCB 層數(shù)、電纜寬度以及連接器的尺寸和引腳數(shù)量。
• 雙向控制接口：具備支持 I2C 的雙向控制接口通道，可實(shí)現(xiàn)主機(jī)處理器和顯示器之間的雙向通信，無(wú)需額外的編程和控制線，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。

（二）信號(hào)質(zhì)量保障

• 嵌入式時(shí)鐘與 DC 平衡編碼：采用嵌入式時(shí)鐘技術(shù)和 DC 平衡編碼，支持 AC 耦合互連，增強(qiáng)了信號(hào)質(zhì)量，有效減少了信號(hào)傳輸中的干擾和失真。
• 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，滿足汽車內(nèi)部不同位置顯示設(shè)備的連接需求。

（三）可靠性與穩(wěn)定性

• ESD 防護(hù)：符合 ISO 10605 ESD 和 IEC 61000 - 4 - 2 ESD 標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的靜電防護(hù)能力，提高了芯片在復(fù)雜電磁環(huán)境下的可靠性。
• 汽車級(jí)品質(zhì)：經(jīng)過(guò) AEC - Q100 Grade 2 認(rèn)證，工作溫度范圍為?40°C 至 + 105°C，能夠適應(yīng)汽車惡劣的工作環(huán)境。

（四）靈活的配置與診斷功能

• 可編程特性：支持可編程接收均衡、DES 可編程擴(kuò)頻（SSCG）輸出等功能，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置，降低 EMI/EMC 干擾。
• 診斷功能：具備 LOCK 輸出報(bào)告引腳和 AT - SPEED BIST 診斷功能，可實(shí)時(shí)驗(yàn)證鏈路完整性，方便工程師進(jìn)行故障排查和系統(tǒng)調(diào)試。

三、引腳功能詳解

（一）DS90UB903Q 串行器引腳

DS90UB903Q 采用 40 引腳 WQFN 封裝，其引腳涵蓋了 LVCMOS 并行接口、通用輸出（GPO）、雙向控制總線、控制與配置、FPD - Link III 接口以及電源與接地等多個(gè)功能模塊。例如，DIN[20:0] 為并行數(shù)據(jù)輸入引腳，PCLK 為像素時(shí)鐘輸入引腳，SCL 和 SDA 分別為雙向控制總線的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線。

（二）DS90UB904Q 反串行器引腳

DS90UB904Q 采用 48 引腳 WQFN 封裝，引腳功能包括 LVCMOS 并行輸出、通用輸入（GPI）、雙向控制總線、控制與配置、FPD - Link II 接口、BIST 模式以及電源與接地等。其中，ROUT[20:0] 為并行數(shù)據(jù)輸出引腳，PCLK 為像素時(shí)鐘輸出引腳，LOCK 引腳可用于指示 PLL 的鎖定狀態(tài)。

四、工作模式與應(yīng)用場(chǎng)景

（一）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。串行器將檢測(cè)事務(wù)是針對(duì)自身的本地寄存器，還是反串行器或連接到反串行器 I2C 主接口的遠(yuǎn)程從設(shè)備的寄存器。命令通過(guò)前向通道鏈路發(fā)送以啟動(dòng)事務(wù)，反串行器接收命令并在其本地 I2C 總線上生成 I2C 事務(wù)，同時(shí)捕獲響應(yīng)并通過(guò)雙向控制通道返回給串行器。

（二）相機(jī)模式

在相機(jī)模式下，I2C 事務(wù)由反串行器從主控制器發(fā)起。反串行器中的 I2C 從核心將檢測(cè)事務(wù)是針對(duì)串行器還是串行器處的從設(shè)備，命令通過(guò)雙向控制通道發(fā)送以啟動(dòng)事務(wù)，串行器接收命令并在其本地 I2C 總線上生成 I2C 事務(wù)，同時(shí)捕獲響應(yīng)并通過(guò)前向通道鏈路返回給反串行器。

五、設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

（一）AC 耦合與傳輸介質(zhì)

芯片組僅支持通過(guò)集成 DC 平衡解碼方案的 AC 耦合互連，需在 FPD - Link III 信號(hào)路徑中串聯(lián)外部 AC 耦合電容器。建議使用最小封裝的電容器，以減少封裝寄生效應(yīng)導(dǎo)致的信號(hào)質(zhì)量下降。傳輸介質(zhì)可根據(jù)距離和信號(hào)質(zhì)量要求選擇各種平衡電纜，如屏蔽或非屏蔽電纜，芯片組最佳電纜驅(qū)動(dòng)性能在 43 MHz、10 米長(zhǎng)度時(shí)實(shí)現(xiàn)，較短距離下可支持 50 MHz 信號(hào)傳輸速率。

（二）PCB 布局與電源系統(tǒng)

PCB 布局應(yīng)提供低噪聲電源，采用薄電介質(zhì)（2 - 4 密耳）的電源/接地夾層可提高電源系統(tǒng)性能，減少外部旁路電容的影響。建議使用表面貼裝電容，將較小值的電容靠近引腳放置，并在電源入口處設(shè)置大容量電容以平滑低頻開(kāi)關(guān)噪聲。同時(shí)，應(yīng)將 LVCMOS 信號(hào)與差分線分開(kāi)，采用緊密耦合的 100Ω 差分線進(jìn)行互連，以減少噪聲耦合和輻射。

（三）同步與測(cè)試

對(duì)于需要跨多個(gè)鏈路同步的應(yīng)用，可利用通用輸入/輸出（GPI/GPO）引腳傳輸控制信號(hào)，但需注意同步信號(hào)存在非確定性延遲，最大延遲為 25 μs。此外，芯片組提供 AT - SPEED BIST 功能，可在相機(jī)模式下對(duì)高速串行和雙向控制通道鏈路進(jìn)行速度測(cè)試，方便工程師進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證和故障排查。

六、總結(jié)

DS90UB903Q/DS90UB904Q 芯片組憑借其高速數(shù)據(jù)傳輸能力、優(yōu)秀的信號(hào)質(zhì)量保障、靈活的配置選項(xiàng)以及可靠的穩(wěn)定性，成為汽車顯示系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐虢鉀Q方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要充分考慮芯片的各項(xiàng)特性，合理進(jìn)行引腳連接、PCB 布局和電源設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。同時(shí)，利用芯片提供的診斷和同步功能，可有效提高系統(tǒng)的調(diào)試效率和穩(wěn)定性。大家在使用這款芯片組時(shí)，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。