深度解析DS90UB903Q/DS90UB904Q：汽车显示系统的理想之选

在汽车电子领域，显示系统的重要性日益凸显，从中央信息显示到导航显示，再到后座娱乐和触摸屏显示，都对数据传输的稳定性和高效性提出了极高的要求。德州仪器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q FPD - Link III 芯片组，正是为满足这些需求而设计的一款优秀解决方案。今天，我们就来深入剖析这款芯片组的特点、功能及应用。

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一、芯片概述

DS90UB903Q/DS90UB904Q 是一对支持 10 - 43MHz 输入像素时钟（PCLK）的 18 位彩色 FPD - Link III 串行器和反串行器，数据吞吐量可达 210 Mbps 至 903 Mbps。它们通过单差分对实现高速前向通道和双向控制通道的数据传输，适用于图形主机控制器和显示模块之间的直接连接，尤其适合需要 18 位色深（RGB666 + HS、VS 和 DE）的视频数据传输。

二、核心特性亮点

（一）高速数据传输与接口优势

• 宽频支持：支持 10 MHz 至 43 MHz 的输入 PCLK，能适应不同的应用场景和数据传输速率要求。
• 单差分对互连：采用单差分对进行数据传输，不仅简化了 PCB 布线和电缆设计，还消除了并行数据和时钟路径之间的偏斜问题，显著降低了系统成本，减少了 PCB 层数、电缆宽度以及连接器的尺寸和引脚数量。
• 双向控制接口：具备支持 I2C 的双向控制接口通道，可实现主机处理器和显示器之间的双向通信，无需额外的编程和控制线，提高了系统的集成度和可靠性。

（二）信号质量保障

• 嵌入式时钟与 DC 平衡编码：采用嵌入式时钟技术和 DC 平衡编码，支持 AC 耦合互连，增强了信号质量，有效减少了信号传输中的干扰和失真。
• 长距离驱动能力：能够驱动长达 10 米的屏蔽双绞线，满足汽车内部不同位置显示设备的连接需求。

（三）可靠性与稳定性

• ESD 防护：符合 ISO 10605 ESD 和 IEC 61000 - 4 - 2 ESD 标准，具备良好的静电防护能力，提高了芯片在复杂电磁环境下的可靠性。
• 汽车级品质：经过 AEC - Q100 Grade 2 认证，工作温度范围为−40°C 至 + 105°C，能够适应汽车恶劣的工作环境。

（四）灵活的配置与诊断功能

• 可编程特性：支持可编程接收均衡、DES 可编程扩频（SSCG）输出等功能，可根据实际应用需求进行灵活配置，降低 EMI/EMC 干扰。
• 诊断功能：具备 LOCK 输出报告引脚和 AT - SPEED BIST 诊断功能，可实时验证链路完整性，方便工程师进行故障排查和系统调试。

三、引脚功能详解

（一）DS90UB903Q 串行器引脚

DS90UB903Q 采用 40 引脚 WQFN 封装，其引脚涵盖了 LVCMOS 并行接口、通用输出（GPO）、双向控制总线、控制与配置、FPD - Link III 接口以及电源与接地等多个功能模块。例如，DIN[20:0] 为并行数据输入引脚，PCLK 为像素时钟输入引脚，SCL 和 SDA 分别为双向控制总线的时钟线和数据线。

（二）DS90UB904Q 反串行器引脚

DS90UB904Q 采用 48 引脚 WQFN 封装，引脚功能包括 LVCMOS 并行输出、通用输入（GPI）、双向控制总线、控制与配置、FPD - Link II 接口、BIST 模式以及电源与接地等。其中，ROUT[20:0] 为并行数据输出引脚，PCLK 为像素时钟输出引脚，LOCK 引脚可用于指示 PLL 的锁定状态。

四、工作模式与应用场景

（一）显示模式

在显示模式下，I2C 事务由连接到串行器的控制器发起。串行器将检测事务是针对自身的本地寄存器，还是反串行器或连接到反串行器 I²C 主接口的远程从设备的寄存器。命令通过前向通道链路发送以启动事务，反串行器接收命令并在其本地 I²C 总线上生成 I²C 事务，同时捕获响应并通过双向控制通道返回给串行器。

（二）相机模式

在相机模式下，I2C 事务由反串行器从主控制器发起。反串行器中的 I²C 从核心将检测事务是针对串行器还是串行器处的从设备，命令通过双向控制通道发送以启动事务，串行器接收命令并在其本地 I²C 总线上生成 I²C 事务，同时捕获响应并通过前向通道链路返回给反串行器。

五、设计与应用要点

（一）AC 耦合与传输介质

芯片组仅支持通过集成 DC 平衡解码方案的 AC 耦合互连，需在 FPD - Link III 信号路径中串联外部 AC 耦合电容器。建议使用最小封装的电容器，以减少封装寄生效应导致的信号质量下降。传输介质可根据距离和信号质量要求选择各种平衡电缆，如屏蔽或非屏蔽电缆，芯片组最佳电缆驱动性能在 43 MHz、10 米长度时实现，较短距离下可支持 50 MHz 信号传输速率。

（二）PCB 布局与电源系统

PCB 布局应提供低噪声电源，采用薄电介质（2 - 4 密耳）的电源/接地夹层可提高电源系统性能，减少外部旁路电容的影响。建议使用表面贴装电容，将较小值的电容靠近引脚放置，并在电源入口处设置大容量电容以平滑低频开关噪声。同时，应将 LVCMOS 信号与差分线分开，采用紧密耦合的 100Ω 差分线进行互连，以减少噪声耦合和辐射。

（三）同步与测试

对于需要跨多个链路同步的应用，可利用通用输入/输出（GPI/GPO）引脚传输控制信号，但需注意同步信号存在非确定性延迟，最大延迟为 25 μs。此外，芯片组提供 AT - SPEED BIST 功能，可在相机模式下对高速串行和双向控制通道链路进行速度测试，方便工程师进行系统验证和故障排查。

六、总结

DS90UB903Q/DS90UB904Q 芯片组凭借其高速数据传输能力、优秀的信号质量保障、灵活的配置选项以及可靠的稳定性，成为汽车显示系统中数据传输的理想解决方案。在实际设计过程中，工程师需要充分考虑芯片的各项特性，合理进行引脚连接、PCB 布局和电源设计，以确保系统的性能和可靠性。同时，利用芯片提供的诊断和同步功能，可有效提高系统的调试效率和稳定性。大家在使用这款芯片组时，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。