汽车电子利器：DS90UB927Q-Q1 FPD-Link III 串行器深度解析

在汽车电子领域，对于高质量视频、音频和控制数据传输的需求日益增长。DS90UB927Q-Q1 作为一款专为汽车显示和图像传感应用设计的 FPD-Link III 串行器，凭借其卓越的性能和丰富的特性，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入剖析这款芯片，探讨它的特点、应用以及设计要点。

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芯片概述

DS90UB927Q-Q1 是德州仪器（TI）推出的一款 5 - MHz 至 85 - MHz、24 位彩色 FPD-Link III 串行器，具备双向控制通道。它与 DS90UB928Q-Q1 或 DS90UB926Q-Q1 解串器配合使用，能够为汽车显示和图像传感应用提供完整的数字接口，实现高速视频、音频和控制数据的并发传输。

特性亮点

1. 双向控制通道与低 EMI 设计

芯片拥有与 I2C 兼容的双向控制通道接口，支持高清（720p）数字视频格式，5 - MHz 至 85 - MHz 的 PCLK 范围，以及 RGB888 + VS、HS、DE 和 I²S 音频。其低 EMI FPD-Link 视频输入设计，有效降低了电磁干扰，提高了信号传输的稳定性。

2. 多通道与低功耗模式

提供 4 个双向 GPIO 通道，其中 2 个为专用引脚，方便进行通用输入输出控制。同时，芯片支持低功耗模式，能够有效降低功耗，延长设备的使用寿命。

3. 数据处理与传输优势

采用 DC 平衡和加扰数据，并嵌入时钟，支持中继器应用，内部还具备模式生成功能。这些特性使得数据传输更加可靠，同时也为系统设计提供了更多的灵活性。

4. 汽车级品质保障

该芯片符合 AEC - Q100 Grade 2 标准，具备 >8 - kV HBM 和 ISO 10605 ESD 评级，具有良好的抗静电能力和可靠性，能够适应汽车环境的严苛要求。

应用场景

1. 汽车显示

在汽车导航显示、后座娱乐系统等应用中，DS90UB927Q-Q1 能够提供高质量的视频和音频传输，为用户带来清晰、流畅的视觉和听觉体验。

2. 驾驶员辅助系统

在汽车驾驶员辅助系统中，芯片可用于传输摄像头采集的图像数据，为系统提供准确的视觉信息，帮助驾驶员更好地了解周围环境，提高行车安全性。

3. 汽车摄像头系统

对于汽车百万像素摄像头系统，DS90UB927Q-Q1 能够满足高速、高分辨率图像数据的传输需求，确保图像的清晰和实时性。

详细功能解析

1. 高速前向通道数据传输

高速前向通道由一个 35 位帧组成，包含 RGB 数据、同步信号、I2C 和 I2S 音频，从串行器传输到解串器。数据经过随机化、DC 平衡和加扰处理，优化了在交流耦合链路上的信号传输。芯片支持 5 MHz 至 15 MHz（LFMODE = 1）和 15 MHz 至 85 MHz（LFMODE = 0）的像素时钟范围，对应应用有效载荷速率范围为 155 Mbps 至 2.635 Gbps，实际线路速率范围为 525 Mbps 至 2.975 Gbps。

2. 低速反向通道数据传输

低速反向通道提供了显示器和主机处理器之间的双向通信，数据与高速前向通道数据在同一物理链路上同时传输。反向通道以 10 Mbps 的线路速率传输 I2C、CRC 和 4 位标准 GPIO 信息。

3. 视频控制信号处理

视频控制信号位嵌入在高速 FPD - Link LVDS 中，相对于视频像素时钟周期（PCLK）有一定限制。默认情况下，DS90UB927Q-Q1 会对这些信号应用最小脉冲宽度滤波器，以消除杂散转换。

4. EMI 降低特性

芯片提供 1.8 - V 或 3.3 - V LVCMOS 输入和输出，由单独的 VDDIO 电源引脚供电，与外部系统接口信号兼容。在配置 VDDIO 电源时，所有单端控制输入引脚需与相同的工作 VDDIO 电平一起缩放。

5. 内置自测试（BIST）功能

可选的全速内置自测试（BIST）功能支持在无需外部数据连接的情况下测试高速串行链路和低速反向通道，适用于原型阶段、设备生产、系统内测试和系统诊断。

设计要点

1. 电源供应

电源供应斜坡（VDD33 和 VDDIO）应在 1.5 ms 内单调上升。PDB 引脚需要连接一个大电容，以确保在所有电源引脚达到推荐工作电压后 PDB 信号才有效。当 PDB 引脚拉高至 VDD33 时，需要一个 10 - kΩ 上拉电阻和一个 >10 - μF 电容接地，以延迟 PDB 输入信号的上升。

2. 布局设计

电路板布局和堆叠应设计为为设备提供低噪声电源。良好的布局实践应将高频或高电平输入输出分开，以减少杂散噪声、反馈和干扰。使用薄电介质（2 至 4 mil）的电源/接地夹层可以提高电源系统性能，降低电感。外部旁路电容应包括 RF 陶瓷和钽电解类型，推荐使用 MLCC 表面贴装电容。

3. CML 互连

CML 互连应使用 100 - Ω 耦合差分对，遵循 S/2S/3S 间距规则，尽量减少过孔数量，使用差分连接器，保持走线平衡，最小化对内偏差，并尽可能靠近 TX 输出和 RX 输入进行端接。

总结

DS90UB927Q-Q1 作为一款高性能的 FPD-Link III 串行器，在汽车电子领域具有广泛的应用前景。其丰富的特性和出色的性能能够满足汽车显示和图像传感应用的需求，为工程师提供了一个可靠的解决方案。在设计过程中，我们需要充分考虑电源供应、布局设计和 CML 互连等要点，以确保系统的稳定性和可靠性。希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地了解和应用这款芯片。

大家在使用 DS90UB927Q-Q1 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。