探索DS90UB903Q/DS90UB904Q：FPD - Link III的卓越解决方案

在当今的电子设计领域，高效的数据传输和可靠的显示系统是至关重要的。德州仪器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片组，作为一款支持10 - 43MHz 18位色彩的FPD - Link III串行器和解串器，凭借其出色的性能和丰富的特性，在汽车显示系统等领域展现出了巨大的优势。今天，我们就来深入探讨一下这款芯片组。

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芯片组特性亮点

高速数据传输与接口优势

DS90UB903Q/DS90UB904Q支持10 MHz至43 MHz的输入像素时钟（PCLK），数据吞吐量可达210 Mbps至903 Mbps，通过单差分对互连实现高速数据传输。这种单差分对的设计不仅简化了布线，还减少了信号干扰，提高了数据传输的稳定性。同时，它还具备双向控制接口通道，并支持I2C通信，这使得芯片组能够在传输视频数据的同时，实现主机处理器与显示器之间的双向通信，无需额外的控制线，大大节省了系统成本。

信号质量与传输距离保障

芯片组采用嵌入式时钟和直流平衡编码技术，支持交流耦合互连，有效提高了信号质量，减少了信号衰减和失真。而且，它能够驱动长达10米的屏蔽双绞线，满足了一些长距离数据传输的应用需求，如汽车内部的显示系统。

丰富的功能特性

• 接口兼容性：具备I2C兼容的串行接口，方便与其他支持I2C协议的设备进行通信。同时，提供1.8V或3.3V兼容的并行总线接口，可根据系统需求灵活选择，增强了芯片组的通用性。
• 硬件地址与GPIO功能：拥有单硬件设备寻址引脚，便于对芯片进行唯一寻址。此外，还提供多达4个通用输入/输出（GPI/GPO）引脚，可用于控制和响应各种命令，为系统设计提供了更多的灵活性。
• 诊断与保护功能：具有LOCK输出报告引脚和AT - SPEED BIST诊断功能，可用于验证链路的完整性，及时发现和解决数据传输过程中的问题。同时，芯片组集成了终端电阻，减少了外部元件的使用，提高了系统的可靠性。而且，它符合ISO 10605 ESD和IEC 61000 - 4 - 2 ESD标准，具备良好的静电防护能力，适用于汽车等复杂的电磁环境。

芯片引脚与功能详解

DS90UB903Q串行器引脚

DS90UB903Q采用40引脚的WQFN封装，其引脚功能涵盖了并行数据输入、时钟输入、通用输出、双向控制总线、电源和接地等多个方面。例如，DIN[20:0]引脚用于输入21位的并行数据，PCLK引脚作为像素时钟输入，为数据传输提供同步信号。而双向控制总线的SCL和SDA引脚，则用于I2C通信，实现与其他设备的交互。

DS90UB904Q解串器引脚

DS90UB904Q采用48引脚的WQFN封装，其引脚功能与串行器相对应，实现了数据的解串和输出。ROUT[20:0]引脚输出21位的并行数据，PCLK引脚输出像素时钟。此外，还具备LOCK状态输出引脚，用于指示PLL是否锁定，方便用户监测系统的工作状态。同时，解串器还提供了BIST模式相关的引脚，可用于高速串行和双向控制通道链路的测试。

电气特性与性能指标

绝对最大额定值与推荐工作条件

芯片组规定了一系列的绝对最大额定值，如电源电压、输入输出电压、结温、存储温度等，用户在使用过程中必须确保芯片的工作条件不超过这些限制，以避免芯片损坏。同时，文档中也给出了推荐的工作条件，包括电源电压、噪声范围、工作温度和PCLK时钟频率等，按照这些条件使用芯片，能够保证芯片的性能和可靠性。

电气参数与开关特性

文档详细列出了芯片组的各种电气参数，如LVCMOS直流规格、CML驱动器和接收器的直流规格等。这些参数反映了芯片在不同工作条件下的电气性能，对于电路设计和系统优化具有重要的参考价值。此外，还介绍了串行器和解串器的开关特性，如CML信号的高低电平转换时间、数据输入输出的建立和保持时间、PLL锁定时间等，这些特性直接影响了芯片的数据传输速度和稳定性。

功能描述与应用模式

视频数据传输功能

DS90UB903Q/DS904Q芯片组主要用于视频显示应用，它能够将21位宽的并行LVCMOS数据总线和双向控制总线转换为单高速差分对进行传输，解串器则将接收到的串行数据流转换回并行数据和控制通道数据。在RGB666显示格式中，支持18位颜色深度的视频数据传输，同时还能传输像素时钟和控制信号，满足了大多数显示系统的需求。

双向控制总线与I2C模式

芯片组的双向控制总线支持I2C通信，通过SCL和SDA引脚实现寄存器的编程和数据传输。每个芯片可以根据MODE引脚的设置，作为I2C从代理或主代理工作，实现主机控制器与远程设备之间的通信。这种灵活的I2C模式配置，使得芯片组能够适应不同的应用场景。

不同应用模式

• 相机模式：在相机模式下，I2C事务由解串器发起，通过双向控制通道向串行器发送命令，串行器在本地I2C总线上生成相应的事务，并将响应返回给解串器。在使用相机模式时，需要对串行器和解串器的MODE引脚进行相应的设置，并编程设置目标从设备地址和串行器设备地址。
• 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，通过前向通道链路向解串器发送命令，解串器在本地I2C总线上生成事务并返回响应。同样，需要对MODE引脚进行设置，并编程设置目标从设备地址和串行器设备地址。

设计注意事项与应用建议

信号质量与EMI抑制

为了提高信号质量，解串器的接收器输入提供了均衡滤波器，可通过寄存器设置来补偿传输介质的损耗。同时，解串器还采用了交错输出和扩频时钟技术，减少了输出信号的同时切换，降低了电源噪声和电磁干扰（EMI）。

PCB布局与电源系统

在PCB布局方面，应采用至少四层板，包含电源层和接地层，以提供低噪声的电源供应。将LVCMOS信号与差分线分开布局，避免信号耦合。同时，合理选择和放置旁路电容，减少电源系统的寄生电感，提高电源稳定性。

传输介质选择

芯片组适用于各种平衡电缆，如屏蔽双绞线（STP），要求电缆的差分阻抗为100欧姆，以确保信号传输的稳定性。在选择电缆时，还需要考虑电缆的衰减、近端串扰和线对间的偏斜等参数，根据实际应用需求选择合适的电缆长度和规格。

总结

DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片组以其高速的数据传输能力、丰富的功能特性和良好的兼容性，为汽车显示系统等领域提供了一个优秀的解决方案。在实际设计过程中，我们需要充分了解芯片的特性和参数，合理进行电路设计和PCB布局，选择合适的传输介质，以确保系统的性能和可靠性。希望通过本文的介绍，能够帮助电子工程师更好地理解和应用这款芯片组。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。