MAX96709：汽车摄像头应用的理想之选

在汽车摄像头应用领域，一款性能卓越的 serializer 至关重要。今天，我们就来深入了解一下 Maxim Integrated 推出的 MAX96709——一款专为汽车摄像头应用打造的 14 - Bit GMSL Serializer。

文件下载：MAX96709.pdf

一、产品概述

MAX96709 采用 4mm x 4mm TQFN 紧凑封装，非常适合汽车摄像头应用。其嵌入式控制通道在 I2C 模式下可实现 9.6kbps 至 1Mbps 的通信速率，能独立于视频时序对 serializer、deserializer 和摄像头寄存器进行编程。为了驱动更长的电缆，该 IC 具备可编程的预加重/去加重功能，并且在串行输出端支持可编程扩频。其串行输出符合 ISO 10605 和 IEC 61000 - 4 - 2 ESD 标准，电源电压范围为 1.7V 至 1.9V，可在 - 40°C 至 + 115°C 的温度范围内稳定工作。

二、产品优势与特性

（一）安全摄像头应用的理想选择

1. 低成本电缆兼容性：可与低成本的 50Ω 同轴电缆（或 100Ω STP 电缆）配合使用，降低了系统成本。
2. 视频数据错误检测：能够检测视频数据中的错误，提高了数据传输的可靠性。
3. 高抗扰模式：具备高抗扰模式，增强了控制通道的 EMC 耐受性，确保通信的稳定性。
4. 低功耗：最大供电电流仅 88mA，有效降低了功耗。
5. 长电缆驱动能力：预加重/去加重功能允许在全速下实现 15m 的电缆传输。
6. 紧凑封装：采用 24 引脚（4mm x 4mm）TQFN 封装，节省了 PCB 空间。

（二）高速数据序列化

1. 高串行比特率：最高可达 1.74Gbps 的串行比特率，满足高分辨率摄像头的数据传输需求。
2. 多种数据速率和宽度支持：支持 12.5MHz 至 87MHz x 12 Bit + H/V 数据，以及 16.66MHz 至 116MHz x 11 - Bit + H/V 数据（通过内部编码）。

（三）系统灵活性

1. 多模式控制通道：I2C 模式下 9.6kbps 至 1Mbps 的控制通道（支持时钟拉伸），可根据不同应用需求进行灵活配置。
2. 交叉点开关：交叉点开关可接受任何输入位图，实现灵活的数据路由。
3. 编码同步信号模式：支持编码 VSYNC 和 HSYNC 模式，提高了系统的灵活性。

（四）降低 EMI 和屏蔽要求

1. 可编程输出扩频：通过扩频技术降低了辐射发射，减少了 EMI 干扰。
2. 跟踪输入扩频：能够跟踪并行输入的扩频，无需额外的扩频时钟。
3. 低电压 I/O 供电：1.7V 至 1.9V 的 I/O 供电，降低了功耗和 EMI。

（五）摄像头电源启动和验证外设功能

1. 内置 PRBS 发生器：用于 BER 测试，方便进行系统调试和验证。
2. 专用 GPO：可用于摄像头帧同步触发等其他用途。
3. 远程/本地唤醒：支持从睡眠模式远程或本地唤醒，提高了系统的节能性能。

（六）符合汽车规范

1. 宽温度范围：可在 - 40°C 至 + 115°C 的温度范围内正常工作，适应汽车复杂的工作环境。
2. ESD 保护：具备 ±8kV 接触和 ±15kV 空气的 IEC 61000 - 4 - 2 和 ISO 10605 ESD 保护，提高了系统的可靠性。

三、工作模式与功能

（一）串行链路信号与数据格式

MAX96709 对输入的并行数据进行加扰处理，并与前向控制数据相结合，然后进行编码传输，输出为单串化的比特流。Deserializer 接收串行数据并恢复时钟信号，再将数据解串、解码和解扰为并行输出数据和前向控制数据。

（二）工作模式

1. 视频/配置链路：正常工作时，serializer 运行在视频链路模式，可通过设置 (SEREN = 0) 关闭序列化。当 PCLK 不可用时，可使用配置链路对 serializer、deserializer 和外设进行设置。
2. 单/双模式：单/双模式操作可将 1.74Gbps 的带宽配置为不同的宽度和字速率。单模式与所有 GMSL 设备和 serializer 兼容，双模式可使并行字速率范围提高 2 倍。
3. HS/VS 编码：默认情况下，GMSL 为 HSYNC、VSYNC 和 DE 分配视频比特槽。通过 HS/VS 编码，可对同步信号进行特殊编码，释放额外的视频比特槽。
4. 错误检测：串行链路采用 8b/10b 编码/解码和 1 位奇偶校验检测串行链路上的比特错误，还可选择 6 位 CRC 校验进一步提高数据可靠性。

（三）控制通道与寄存器编程

1. 前向控制通道：控制数据从 serializer 发送到 deserializer，通过前向控制通道传输，带宽超过最大外部控制数据速率。
2. 反向控制通道：控制数据从 deserializer 发送到 serializer，采用 1μs 脉冲编码，最高原始数据速率为 1Mbps。高抗扰模式可在降低原始比特率的情况下提高反向控制通道的鲁棒性。
3. I2C 接口：通过控制通道将 serializer 和 deserializer 的 I2C 接口连接在一起，允许单个微控制器对 serializer、deserializer 和外设进行配置。
4. 远程端操作：当 I2C 主设备在本地从设备上发起通信时，远程端设备作为主设备转发数据。
5. 时钟拉伸时序：I2C 接口使用时钟拉伸，确保数据在串行链路上的传输时间。
6. GPO/GPI 控制：serializer 上的 GPO 跟随 deserializer 上的 GPI 转换，可用于传输帧同步信号等。

（四）扩频功能

Serializer 包含可编程扩频输出，可将时钟频率峰值分散到频谱上，降低辐射发射。同时，SerDes 可跟踪扩频输入时钟，无需多个扩频时钟。

（五）电缆类型配置

驱动输出可针对 100Ω 双绞线和 50Ω 同轴电缆进行编程。在同轴模式下，需按照特定的连接方式进行连接。

（六）交叉点开关

交叉点开关可在并行输入/输出和 SerDes 之间路由数据，实现任意到任意的映射，确保视频源和目的地之间的映射。

（七）关机/睡眠模式

提供多种睡眠和关机模式，可在不需要全功能运行时降低功耗。

四、寄存器映射

文档详细列出了 GMSL 寄存器映射，包括各个寄存器的偏移地址、位字段描述和复位值等信息，为工程师进行寄存器配置提供了详细的参考。

五、应用信息

（一）并行接口

CMOS 并行接口的数据宽度可编程，根据应用需求选择不同的宽度可实现不同的像素时钟速率。

（二）总线数据宽度和速率

总线数据宽度取决于所选模式，使用错误检测或双模式时可用总线宽度会减少。总线数据速率取决于 BWS 和 DBL 的设置。

（三）交叉点开关编程

默认情况下，交叉点开关将 serializer 输入引脚与 deserializer 输出引脚对应连接。当改变输入或输出引脚分配时，需重新编程交叉点开关。

（四）I2C 接口

控制通道可将 I2C 命令从微控制器端转发到 GMSL 链路的另一端。I2C 接口支持 9.6kbps 至 1Mbps 的比特率，可通过编程设置匹配微控制器的 I2C 速率。

（五）设备地址和扩频

Serializer 和 deserializer 具有可编程的设备地址，可实现多个 GMSL 设备和 I2C 外设的共存。扩频功能可通过编程 SS 位开启，但需注意避免 serializer 和 deserializer 同时开启扩频。

六、设计注意事项

（一）电路板布局

1. 电源电路和旁路：Serializer 使用 1.7V 至 1.9V 的 AVDD 和 DVDD，所有输入和输出（除串行输出外）均由 DVDD 供电。正确的电源旁路对于高频电路的稳定性至关重要。
2. 高频信号处理：分离 LVCMOS 逻辑信号和 CML/同轴高速信号，避免串扰。使用四层 PCB，为电源、地、CML/同轴和 LVCMOS 逻辑信号分别设置独立的层。

（二）ESD 保护

该设备具有良好的 ESD 耐受性，符合 Human Body Model、IEC 61000 - 4 - 2 和 ISO 10605 标准。

（三）兼容性

MAX96709 可与 MAX96705 - MAX96711 系列设备配对使用，也可与其他 GMSL 设备互操作，但需注意一些功能的兼容性。

（四）设备配置和组件选择

1. 内部输入下拉：控制和配置输入包含下拉电阻到 GND，无需外部下拉电阻。
2. 多功能 GPO/HIM：在电源启动或从掉电状态恢复时，该引脚作为 HIM 输入，之后变为 GPO 输出。
3. I2C 上拉电阻：I2C 开漏线需要上拉电阻提供逻辑高电平，选择上拉电阻值时需考虑功耗和速度的权衡。
4. 交流耦合电容：选择合适的交流耦合电容可减少信号下垂和抖动。
5. 电缆和连接器：选择具有匹配差分阻抗的电缆和连接器，以最小化阻抗不连续性。

（五）PRBS 测试

Serializer 包含 PRBS 模式发生器，可与 deserializer 中的误码验证配合使用。通过设置 PRBSEN 位可启动和退出 PRBS 测试。

（六）GPI/GPO 功能

Serializer 上的 GPO 跟随 deserializer 上的 GPI 转换，默认的 GPI - to - GPO 延迟为 0.35ms。

（七）快速检测失锁

通过将 deserializer 的 LOCK 输出连接到 GPI 输入，可快速通知主机失锁情况。

（八）提供帧同步

GPI 和 GPO 为需要来自 ECU 的帧同步信号的摄像头应用提供了简单的解决方案。

（九）进入/退出睡眠模式

进入睡眠模式时，设置 (SLEEP = 1)；唤醒设备时，发送控制通道命令并设置 (SLEEP = 0)。

七、总结

MAX96709 作为一款专为汽车摄像头应用设计的 14 - Bit GMSL Serializer，具有众多优秀的特性和功能。其在安全性能、数据传输能力、系统灵活性、低功耗等方面表现出色，同时提供了丰富的寄存器配置和详细的设计指导，为工程师在汽车摄像头系统设计中提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理配置寄存器和选择组件，注意电路板布局和 ESD 保护等问题，以充分发挥 MAX96709 的性能优势。大家在使用过程中是否遇到过类似产品的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。