探索DS90UB947-Q1：高性能OpenLDI到FPD-Link III串行器

在汽车电子领域，对于高质量视频传输的需求日益增长。DS90UB947-Q1作为一款专为汽车应用设计的OpenLDI到FPD-Link III串行器，为解决高速视频传输问题提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款器件。

文件下载：DS90UB947TRGCRQ1.pdf

一、DS90UB947-Q1概述

DS90UB947-Q1符合面向汽车应用的AEC-Q100标准，器件温度等级2为 -40°C至 +105°C，支持高达170 MHz的时钟频率，可实现WUXGA (1920x1200) 和1080p60分辨率以及24位色深。它具备单路和双路FPD-Link III输出，单链路像素时钟高达96MHz，双链路像素时钟高达170MHz，同时拥有单通道和双通道OpenLDI (LVDS) 接收器，可配置为18位RGB或24位RGB。此外，它还具有高速反向通道，支持高达2Mbps的GPIO，具备自动温度和老化补偿功能，支持长达15米的电缆，拥有1Mbps快速模式增强版的I2C (主/从) 和SPI直通接口，并且向后兼容DS90UB926Q-Q1和DS90UB928Q-Q1 FPD-Link III解串器。

二、特性亮点

1. 高速数据传输

• 高分辨率支持：能够支持WUXGA和1080p60的视频分辨率，满足汽车信息娱乐系统、数字仪表组等对高清视频的需求。
• 多链路输出：单路和双路FPD-Link III输出，可根据实际应用场景灵活选择，提供了更大的带宽和更高的传输速率。

  2. 稳定可靠

• 温度补偿：具有自动温度和老化补偿功能，能够在不同的温度环境下保持稳定的性能，确保数据传输的准确性。
• 长距离传输：支持长达15米的电缆，为汽车内部复杂的布线提供了便利，减少了信号衰减和干扰。

  3. 丰富的接口

• I2C和SPI接口：1Mbps快速模式增强版的I2C (主/从) 和SPI直通接口，方便与其他设备进行通信和控制。
• 高速反向通道：支持高达2Mbps的GPIO，可实现双向数据传输，增强了系统的灵活性。

三、应用领域

1. 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，提升驾驶的舒适性和娱乐性。
• 后座娱乐系统：让后排乘客也能享受到高质量的视频内容，增加旅途的乐趣。
• 数字仪表组：以清晰、准确的方式显示车辆的各种信息，提高驾驶的安全性。

  2. 安全和监控摄像头

  用于汽车的安全和监控系统，实时传输高清视频，帮助驾驶员及时发现潜在的危险，保障行车安全。

四、技术细节

1. 功能模块

DS90UB947-Q1的功能模块包括Single/Dual Control、FPD-Link III TX、Digital FPD3 TX、Analog FPD-Link III、Open-LDI、PAT GEN、FPD3 Output Select等。这些模块协同工作，实现了从OpenLDI接口到FPD-Link III接口的转换，确保了视频和音频数据的高效传输。

2. 数据传输

• 高速正向通道：由35位数据组成，包含RGB数据、同步信号、I2C、GPIOs和I2S音频，经过优化处理，适合在AC耦合链路上传输。
• 反向通道：提供了双向通信功能，信息以串行帧的形式从解串器传输到串行器，包含I2C、CRC和4位标准GPIO信息，线速率可配置为5、10或20 Mbps。

  3. 模式配置

• FPD-Link III模式：支持单链路、双链路和复制模式，可根据下游接收器和视频数据的情况自动检测并选择合适的模式。
• OpenLDI输入模式：可配置为单像素或双像素模式，同时支持不同的颜色位映射方案。

五、编程与寄存器

1. 串行控制总线

通过I2C兼容的串行控制总线对器件进行配置，多个设备可共享该总线，设备地址通过IDx引脚的电阻分压器设置。

2. 寄存器映射

文档中详细列出了各种寄存器的功能和配置信息，包括I2C设备ID、复位、通用配置、模式选择、GPIO配置等。通过对这些寄存器的设置，可以实现对器件的灵活控制和功能调整。

六、应用设计要点

1. 电源供应

• 该器件为不同部分的电路提供了独立的电源和接地引脚，以隔离不同部分电路之间的开关噪声影响。
• 电源供应的斜坡应快于1.5 ms且单调上升，PDB引脚需要一个大电容来确保在所有电源引脚达到推荐工作电压后才启动。
• 推荐的电源启动顺序为：先提供VDD18和VDD11，等待所有电源稳定后激活PDB，最后施加OpenLDI输入。

  2. 布局设计

• 电路板布局和堆叠应设计为为器件提供低噪声电源，将高频或高电平输入输出分开，以减少不必要的杂散噪声、反馈和干扰。
• 使用薄电介质（2至4 mil）进行电源/接地夹层，可利用平面电容提高电源系统性能，降低电感。
• 外部旁路电容应包括RF陶瓷和钽电解电容，推荐使用MLCC表面贴装电容，多个电容时，小值电容应靠近引脚。
• 至少使用四层板，将LVCMOS信号与LVDS线分开，推荐使用100 Ω紧密耦合的差分线进行LVDS互连。
• 从器件中心DAP到接地平面至少需要9个热过孔，以连接器件接地和PCB接地平面，并传导热量。

七、总结

DS90UB947-Q1作为一款高性能的OpenLDI到FPD-Link III串行器，凭借其出色的特性和丰富的功能，在汽车电子领域具有广泛的应用前景。无论是汽车信息娱乐系统还是安全监控摄像头，它都能提供稳定、高效的视频和音频传输解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理配置器件的参数和模式，同时注意电源供应和布局设计等方面的要点，以确保系统的性能和可靠性。你在使用DS90UB947-Q1的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。