LVDS为汽车应用提供强大的视频接口

在汽车视频应用中，将视频干扰降至最低的一种方法是使用数字信号而不是模拟信号。数字视频传输最有效的接口已被证明是低压差分信号（LVDS），因为其低信号幅度（0.35V）和差分结构最大限度地减少了电磁辐射。

现代车辆增长最快的信号格式是视频。直到几年前，车辆中唯一能找到的视频显示器是导航电子设备附近的导航系统小屏幕。豪华车通过在同一显示屏上显示的电视信号来补充这种安排。然而，视频信号必须从电视接收器传输到显示器相当远的距离。图像信息的格式是称为复合视频基带信号（CVBS）的模拟视频信号。

近年来的一些发展刺激了视频源、显示器和相关视频传输线路的可用性大幅增加。以下讨论将介绍其中的一些发展。

导航显示器曾经与其电子设备分离，因此可以安装在驾驶员更容易看到的位置。这种子系统的分离需要额外的视频传输线。如今，越来越多的显示器被安装在车辆中，包括显示速度、每分钟转数、车辆状态等的电子面板，以及后排乘客的多媒体显示器，然后他们可以观看电视或DVD。每台显示器都需要一条视频传输线。

未来的车辆可能包括各种辅助驾驶员的摄像头，例如后视镜和后视镜的摄像头、夜视摄像头以及识别道路标记的摄像头。同样，每个摄像头都需要自己的视频传输线路由到显示器。

车辆中传输线的数量不断增加，特别是单个线路的长度越来越长，在模拟CVBS信号的传输中带来了越来越多的问题。这种信号格式对车辆中预期的电磁干扰并不是特别抗拒，更大的显示器和更高分辨率的出现使视频信号干扰更加明显。（干扰的一种表现形式是多径效应。

最小化视频干扰的一种方法是使用数字信号而不是模拟信号。但请记住，视频线本身并不是干扰的原因。低压差分信号（LVDS）已被证明是最适合数字视频传输的接口。其低信号幅度（0.35V）和差分结构使LVDS线路具有将电磁辐射降至最低的最佳质量。

第一代器件，如MAX9213/MAX9214芯片组，目前集成在汽车视频系统中，提供1个时钟输出和3个数据输出，用于连接导航显示器和LVDS发送/接收元件（图1）。需要三个并行输出来实现图像传输所需的数据速率，时钟输出用于同步传输。

图1.这款第一代LVDS发射器/接收器具有8个输出。

第一代LVDS器件的一个缺点是需要四对双绞线（八路输出）才能以必要的数据速率实现传输。由于机械不灵活，八个输出更难安装，而且它们显然比一对电线更昂贵。作为回应，第二代LVDS器件提供了改进：MAX9247/MAX9248芯片组（图2）等IC仅使用一对电线来传输图像数据和时钟。

图2.第二代LVDS发射器/接收器具有两个输出。

这种第二代芯片组（LVDS通常不提供）的一个重要特性是电容去耦输出的选项。这种去耦避免了发射器和接收器之间的接地偏移问题，后者可以测量几伏特。对于直流耦合接口，这种电位差会完全阻止数据传输，甚至产生足够的电流来破坏电子模块。

实现容性去耦时，请注意确保传输的数据不会在一个方向上对电容器充电太久。例如，在传输一长串“一”时就会发生这种情况。第二代器件，如MAX9247或MAX9248，采用“直流平衡”方法避免了这个问题。它监控传输的数据是否存在过长的 1 或 0 链，并在发送之前反转此类链的某些部分。当该数据到达接收器时，它会再次反转以恢复原始形式。因此，为了避免电容器过度充电，发射器会通知接收器每批数据是正常的还是反转的。

第二代器件能够以高达42MHz的频率工作，从而实现高达1.15Gb的数据速率。时钟频率的增加也会产生更多的电磁辐射。因此，采用扩频传输等技术将EMI降至最低。扩频技术通过在低抖动频率下抖动时钟，将EMI峰值的能量分散到整个频段。由于总能量保持不变，因此最大EMI幅度减小（图3）。

图3.扩频技术可降低 EMI。

第二代设备主要用于连接大型显示器。在车辆中连接各种摄像头不需要显示器所需的高数据速率，因此Maxim的第三代LVDS器件将包括工作在低至5MHz的较低时钟频率下并具有缩小宽度并行总线的器件。

第三代设备（主要用于连接摄像头，但也用于显示器）的另一个要求是控制数据的传输。此类数据用于设置显示器的亮度或对比度，或相机的灵敏度。当前的系统采用另一个单独的接口（CAN、LIN或UART），这显然意味着更多的组件、电缆、空间和成本。第三代LVDS器件将提供直接通过LVDS接口传输控制数据的可能性，从而消除了对额外接口的需求。

审核编辑：郭婷