高速解串器与无损数据传输

如果从传感器的角度切入，可以很明显地看到在以往的单传感器系统中，通常可以直接在传感器附近预处理检测抓取的数据，立即使用这些信息。然而，在越来越多的应用场景中，多种传感器融合方案是比单传感更适用的，融合传感技术要求将原始的高分辨率数据立即传输到中央单元进行处理。
 
由于所有数据都来自各个传感器节点，因此需要确保所有数据都进行了同步，而且为了实时传输同步数据，必须进行高带宽、无压缩的传输，压缩数据肯定会造成延迟。因此我们需要通过更少的导线在系统中高速传输分辨率足够且未压缩的数据。好在串行解串器给大位宽并行总线带来了更低成本、更低功耗实现大量实时数据的无损的点对点传输办法。
 
解串器无损传输挑战——高速
 
串行解串器作为高速数据通信中的接口电路，其重要性就如同双绞线之于网络一样，能够有效地减少引脚数和轨迹数，提高通信数据的速率。
 

 
（STMIPID02解串器，ST）

 
像ST的基于MIPI的解串器能将大位宽的并行总线压缩成一条差分串行链路，以速率输出反序列化像素数据。速率能达到200MHz，能较好地以较低的功耗实现点对点的大量数据传输。如果仅仅只需要满足高速的要求，其实还是比较好实现的。所以ST在解串器上集成了稳压器，直接为接收器和内核逻辑供电，这样一来整个系统的电源管理也简化了不少。
 
解串器无损传输挑战——带宽与复杂互连
 
从摄像头数据采集到传感器数据汇聚，每个需求都对向更高的帧率和分辨率提出了带宽要求。并不是所有的串行链路技术都能应对在高带宽、互连复杂性和数据完整性方面的新挑战。特别是在电子元件方面，串行链路技术必须提供速度、可靠性和低延迟，以推动大量的数据来触发实时响应。
 
GMSL技术同时传输高清视频、音频、控制信息、聚合传感器数据，GMSL串行解串器支持长达15m的千兆屏蔽双绞线或同轴电缆传输，另一方面还能满足严格的电磁兼容性EMC规范。
 

 
（图源：Maxim）

 
同轴和屏蔽双绞线电缆的使用减轻了原本复杂的互连主干网，以较低的系统成本支持视频多流。与以太网技术相比，GMSL技术可以传输无需压缩的数百万像素的图像，对于机器视觉、车载视觉来说无疑是更优的。毕竟压缩不可避免地会导致信息丢失，因此未压缩的传输更适合实时视觉传感。
 
解串器无损传输挑战——分辨率
 
在扩展电缆覆盖范围同时，图像质量的保持也至关重要。TI率先提出的FPD Link方案在保持分辨率上一直相当可靠。FPD Link 通信协议的初衷是为了将数字视频流从图形处理器传输到数字显示器，旨在用简单、易于布线的电缆在数米范围内传输大量未压缩的数据。
 
在单端同轴或者差分屏蔽双绞线线上，解串器从单通道或双通道的FPD-Link III 串行流中恢复数据，然后将其转换为双像素FPD-Link，不同型号的器件支持从1080p到2K到3K的分辨率。
 

 
（双路FPD Link，TI）
 

在某些数据源与接收端距离比较远的应用里，可能会出现线束较长，信号幅度衰减较大的场景，解串器会集成高速信号调理技术用于延长数据的传输距离。比如CDR模块就用来滤除输入信号的固有抖动。
 
小结
 
随着接口中数据速率的增加，并行总线暴露出的传输问题越来越多，信道数量的增多也让布局的难度越来越大。大型并行总线会消耗宝贵的PCB基板空间，解串器方案不仅成本更低、功耗更低、尺寸更小，而且能够无延迟无压缩地实现高速数据的点对点传输。这种传输不仅局限在系统内部，在不同的系统与系统之间，同样适用。