支持HDCP的DS90UH949A - Q1：2K HDMI转FPD - Link III桥接器串行器的深度解析

在电子工程领域，数据传输和显示技术的不断发展对相关器件提出了更高的要求。DS90UH949A - Q1作为一款支持HDCP的2K HDMI转FPD - Link III桥接器串行器，在汽车信息娱乐、安全监控等多个领域有着重要的应用。今天我们就来深入了解一下这款器件。

文件下载：ds90uh949a-q1.pdf

一、器件概述

DS90UH949A - Q1符合面向汽车应用的AEC - Q100标准，器件温度等级2，能在 - 40°C至105°C的环境运行温度范围工作，HBM ESD分类等级2，CDM ESD分类等级C5 。它可将HDMI v1.4b输入进行序列化，支持高达2K的视频分辨率和24位色深，通过经济高效的50Ω单端同轴电缆或100Ω差分屏蔽双绞线（STP）和屏蔽四路绞线（STQ）电缆提供单通道或双通道高速串行流。

二、特性亮点

（一）高分辨率视频支持

支持高达210MHz的TMDS时钟，可实现2K（2880x1080）分辨率（24位色深），无论是单路还是双路FPD - Link III输出，都能满足不同应用场景下的高清视频传输需求。这对于汽车信息娱乐系统中的数字仪表板、后座娱乐系统等需要高画质显示的设备来说，无疑是一个很好的选择。

（二）多接口兼容性

• HDMI接口：高清多媒体（HDMI）v1.4b兼容输入，还支持HDMI模式DisplayPort（DP++）输入，可广泛适配各种HDMI信号源。
• HDCP功能：集成型HDCP v1.4密码引擎，支持片上密钥存储，支持HDCP中继器应用，可在输入端对HDMI音频和视频数据进行解密，并在将数据发送给FPD - Link III接口前重新加密，保障了数据传输的安全性。
• 音频提取：最多支持8通道的HDMI音频提取，同时支持通过外部I2S接口接收多通道音频，还具有可选的辅助音频接口，满足多样化的音频传输需求。

（三）低电磁干扰设计

FPD - Link III接口支持通过同一条差分链路进行视频和音频数据传输以及全双工控制（包括I2C通信）。通过两个差分对实现视频数据和控制的整合可减小互连线尺寸和重量，并简化系统设计。同时，通过使用低压差分信号、数据换序和随机生成最大限度地减少了电磁干扰（EMI）。

（四）高速反向通道

具备高速反向通道，支持速率高达2Mbps的GPIO，可实现快速的数据反馈和控制。

（五）时钟跟踪与控制

可跟踪扩频输入时钟以降低EMI，具有1Mbps快速模式增强版的I2C（主/从）以及SPI直通接口，方便进行系统的配置和控制。

三、应用领域

（一）汽车信息娱乐

• 车载信息娱乐（IVI）主机和人机交互界面（HMI）模块：为用户提供高清的视频和音频体验，提升驾驶的娱乐性和交互性。
• 后座娱乐系统：让后座乘客能够享受高质量的视频内容，增加旅途的乐趣。
• 数字仪表板：以清晰、准确的画面显示车辆的各种信息，提高驾驶的安全性和舒适性。

（二）安全和监控摄像机

在一些需要高清视频传输的监控场景中，DS90UH949A - Q1能够稳定地将视频信号传输到显示终端，确保监控画面的清晰和流畅。

（三）消费类输入HDMI端口

可用于各类消费电子设备，如电视、投影仪等，实现HDMI信号的转换和传输。

四、引脚配置与功能

文档中详细列出了引脚的相关信息，包括名称、编号、输入/输出类型以及功能描述。例如，HDMI TMDS输入引脚（IN_CLK - 、IN_CLK +等）用于接收TMDS信号，FPD - Link III串行输出引脚（DOUT0 - 、DOUT0 +等）用于输出串行数据等。这些引脚的合理配置和连接是实现器件正常工作的关键，工程师在设计过程中需要根据具体的应用需求进行准确的引脚连接和电路设计。

五、电气特性与参数

（一）绝对最大额定值和ESD额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保器件的安全使用至关重要。同时，ESD额定值也体现了器件的抗静电能力，在实际应用中需要采取相应的防静电措施，以避免器件受到静电损坏。

（二）推荐工作条件

文档中给出了各个电源电压、工作温度等参数的推荐范围。例如，VDD11的推荐范围是1.045V至1.155V，VDD18的推荐范围是1.71V至1.89V等。在设计电源电路时，必须确保这些电压参数在推荐范围内，以保证器件的稳定工作。

（三）DC和AC电气特性

包括输入输出电压、电流、频率等参数，这些参数对于评估器件的性能和进行电路设计具有重要的参考价值。例如，FPD - Link II差分驱动器的输出差分电压为900 - 1200mVp.p ，这一参数决定了信号的强度和质量。

六、功能模块与工作模式

（一）HDMI接收控制器

HDMI接收器是符合HDMI版本1.4b的接收器，能够在大于2K分辨率下正常工作，虽然不包括以太网通道（HEC）或音频返回通道（ARC）等1.4b版本的部分特性，但对于大多数应用场景来说已经足够。

（二）TMDS信号传输

HDMI使用Transition Minimized Differential Signaling（TMDS）技术，通过四个差分对（3个TMDS通道和1个TMDS时钟）传输视频和音频数据。这种技术采用8b/10b编码，能够有效减少电磁干扰并实现高偏斜容忍度。

（三）EDID功能

DS90UH949A - Q1支持多种EDID配置选项，包括外部本地EDID（EEPROM）、内部EDID（SRAM）、外部远程EDID和内部预编程EDID。通过MODE_SEL引脚或内部控制寄存器可以选择不同的EDID模式，以满足不同显示设备的需求。

（四）FPD - Link III工作模式

支持单链路、双链路和复制模式等多种工作模式。单链路模式适用于较低分辨率的视频传输，双链路模式可支持高达210MHz的HDMI时钟频率，实现全2K视频传输。复制模式则可将相同的视频信号传输到两个独立的接收器，适用于一些特殊的显示需求。

七、编程与寄存器配置

该器件可以通过I2C - 兼容的串行控制总线进行配置，多个器件可以共享该总线，最多支持8个设备地址。通过IDx引脚和电阻分压器可以设置设备地址，同时需要注意I2C信号的外部上拉电阻的选择和配置。文档中详细列出了各个寄存器的功能和配置方法，工程师在实际应用中需要根据具体需求对这些寄存器进行正确的配置，以实现器件的各种功能。

八、应用设计要点

（一）设计要求

• AC耦合：SER/DES支持仅通过集成DC - 平衡解码方案的AC耦合互连，需要在FPD - Link III信号路径中串联外部AC耦合电容器。
• 电容选择：对于不同的解串器，需要选择合适的AC耦合电容值。例如，与92x解串器连接时，DOUT0和DOUT1的AC耦合电容为100nF；与94x解串器连接时，可为33nF或100nF。

（二）高速互连指南

在进行高速FPD - Link III传输设计时，需要遵循一些互连指南，如使用100Ω耦合差分对、采用S/2S/3S规则进行布线间距设置、尽量减少过孔数量、使用差分连接器、保持走线平衡、尽量减少对内偏斜以及在靠近TX输出和RX输入处进行端接等。

（三）布局设计

• 电源布局：电路布局应提供低噪声电源，使用薄电介质（2至4mil）的电源/接地夹层可提高电源系统性能，外部旁路电容器应包括RF陶瓷和钽电解类型，且推荐使用MLCC表面贴装电容器。
• 信号布线：使用至少四层板，将LVCMOS信号与LVDS线分开布线，紧密耦合的100Ω差分线有助于减少噪声辐射和干扰。同时，从器件中心DAP到接地平面至少需要9个热过孔，以确保良好的散热和接地性能。

九、总结

DS90UH949A - Q1作为一款功能强大的HDMI转FPD - Link III桥接器串行器，具有高分辨率视频支持、多接口兼容性、低电磁干扰等诸多优点，适用于汽车信息娱乐、安全监控等多个领域。在实际应用中，工程师需要深入了解其特性、引脚配置、电气参数、工作模式以及应用设计要点，才能充分发挥该器件的性能，设计出稳定、可靠的系统。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享交流。