MAX96706：14位GMSL解串器在汽车摄像头应用中的卓越表现

在汽车电子领域，摄像头系统对于行车安全和辅助驾驶至关重要。为了满足汽车摄像头应用的需求，Maxim Integrated推出了一款14位GMSL解串器——MAX96706。今天，我们就来深入了解一下这款解串器的特点、功能和应用。

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一、产品概述

MAX96706是一款专为汽车摄像头应用设计的紧凑型解串器。它具备自适应均衡和输出交叉点开关等特性，其嵌入式控制通道可在UART、I2C和混合UART/I2C模式下以9.6kbps至1Mbps的速率运行，能够独立于视频时序对串行器、解串器（SerDes）和摄像头寄存器进行编程。

该解串器可以跟踪扩频串行输入的数据，串行输入符合ISO 10605和IEC 61000 - 4 - 2 ESD标准。其核心电源范围为1.7V至1.9V，I/O电源范围为1.7V至3.6V，采用32引脚（5mm x 5mm）TQFN和SWTQFN封装，引脚间距为0.5mm，工作温度范围为 - 40°C至 + 115°C。

二、产品特性与优势

（一）安全摄像头应用理想之选

1. 适配低成本电缆：可与低成本的50Ω同轴电缆（100Ω STP电缆）配合使用，降低了系统成本。
2. 数据错误检测：具备视频/控制数据的错误检测功能，提高了数据传输的可靠性。
3. 高抗扰模式：高抗扰模式增强了控制通道的EMC耐受性，确保在复杂电磁环境下稳定通信。
4. 数据重传机制：当检测到错误时，可重新传输控制数据，进一步保证数据的准确性。
5. 低功耗设计：最大供应电流仅为190mA，在同类产品中具有明显优势。
6. 自适应均衡：支持15m电缆的全速自适应均衡，有效补偿电缆损耗。
7. 紧凑封装：32引脚（5mm x 5mm）TQFN/SWTQFN封装，节省了电路板空间。
8. 同步编码与跟踪：支持水平和垂直同步编码与跟踪，确保视频信号的准确同步。

（二）高速解串能力

1. 高串行比特率：串行比特率最高可达1.74Gbps，满足高分辨率摄像头的数据传输需求。
2. 灵活的数据速率：支持6.25MHz至87MHz x 12位 + H/V数据，以及36.66MHz至116MHz x 12位 + H/V数据（通过内部编码），可根据不同应用场景进行灵活配置。

（三）系统灵活性

1. 多模式控制通道：控制通道支持9.6kbps至1Mbps的UART、I2C（带时钟拉伸）或UART - to - I2C模式，满足不同通信需求。
2. 摄像头选择输入复用器：2:1输入复用器可用于摄像头选择，方便系统扩展。
3. 可选择的I2C设备地址：提供15个硬件可选的I2C设备地址，便于多设备共存。
4. 与串行器配对：可与任何Maxim GMSL串行器配对使用，增强了系统的兼容性。
5. 交叉点开关：交叉点开关可将数据映射到任何输出，实现灵活的数据路由。

（四）其他特性

1. 降低EMI和屏蔽要求：扩频串行输入跟踪并传输到并行输出，减少了电磁干扰和屏蔽需求。
2. 系统验证功能：内置PRBS接收器用于误码率测试，眼宽监视器可对高速串行链路进行系统内测试，专用的“Up/Down”GPI可用于摄像头帧同步触发等。
3. 符合汽车规格：满足AEC - Q100汽车规格，工作温度范围为 - 40°C至 + 115°C，具备 ± 8kV接触和 ± 15kV空气的IEC 61000 - 4 - 2和ISO 10605 ESD保护。

三、工作模式与数据格式

（一）串行链路信号与数据格式

串行器对输入的并行数据进行加扰，并与前向控制数据相结合，然后进行编码并以高于输入字速率的倍数输出为单比特流。解串器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：正常运行时，串行器在视频链路模式（SEREN = 1）下工作，视频数据和控制数据通过串行链路传输。当PCLK不可用时，可使用配置链路（SEREN = 0且CLINK = 1）对串行器、解串器和外设进行设置。
2. 单/双模式操作：单模式和双模式操作可将1.74Gbps的带宽配置为不同的宽度和字速率。单模式与所有GMSL设备兼容，每个串行字序列化一个并行字；双模式每个串行字序列化两个半宽度并行字，并行字速率范围比单模式提高2倍。
3. HS/VS编码：默认情况下，GMSL为HSYNC、VSYNC和DE（如果使用）分配视频比特槽。通过HS/VS编码，设备可对特殊数据包进行编码以同步信号，释放额外的视频比特槽。在高带宽模式（HIBW = 1）下，HS/VS编码默认开启。
4. 错误检测：串行链路的8b/10b编码/解码和1位奇偶校验可检测串行链路上的错误。可选的6位CRC检查可进一步提高数据传输的可靠性，但会占用6个视频比特（当HIBW = 0时）。此外，还可通过设置LINE_CRC_EN = 1启用32位视频行CRC检查。

（三）控制通道与寄存器编程

1. 前向控制通道：从串行器发送到解串器的控制数据通过前向控制通道传输，数据编码为前向高速链路中的一个串行比特。解串后，前向控制通道数据从串行链路中提取。
2. 反向控制通道：从解串器发送到串行器的控制数据通过反向控制通道传输，数据编码为一系列1μs脉冲，最大原始数据速率为1Mbps。高抗扰模式可在降低原始比特率至500kbps的情况下提高反向控制通道的鲁棒性。
3. UART接口：UART接口与所有GMSL设备兼容，通过多个UART数据包在设备之间发送命令。设置I2CSEL = 0可使设备使用UART协议。
4. I2C接口：串行链路通过控制通道将串行器和解串器的I2C接口连接在一起。当I2C主设备向链路的一侧（本地侧）发送命令时，控制通道将信息转发到链路的另一侧（远程侧），允许单个微控制器配置串行器、解串器和外设。
5. 远程端操作：当I2C主设备在本地从设备（直接连接到主设备的串行器/解串器）上发起通信时，远程侧设备作为主设备，发送从本地侧设备转发的数据，并转发从连接到远程侧设备的外设接收的数据。
6. 时钟拉伸时序：I2C接口使用时钟拉伸来为数据在串行链路上的转发提供时间，主微控制器和任何连接的外设必须接受GMSL设备的时钟拉伸。
7. 基于数据包的I2C：基于数据包的控制通道可增强控制通道的错误处理能力，处理同时进行的GPI/GPO和I2C传输，以及错误检测和重传。

四、寄存器映射与配置

MAX96706的寄存器映射涵盖了多个功能寄存器，用于配置设备的各种参数，如设备地址、工作模式、均衡设置、错误检测等。通过对这些寄存器的编程，可以实现对解串器的精确控制和优化。

五、应用信息

（一）并行接口

CMOS并行接口的数据宽度可编程，取决于应用需求。使用较大的宽度（BWS = 1）可降低像素时钟速率，而较小的宽度（BWS = 0）则允许更高的像素时钟速率。

（二）总线数据宽度和速率

总线数据宽度取决于所选的模式，使用错误检测或双模式（DBL = 1）时，可用总线宽度会减少。总线数据速率取决于BWS和DBL设置，可根据不同的总线宽度设置选择合适的PCLK速率。

（三）交叉开关

默认情况下，交叉开关将串行器输入引脚DIN_和HS/VS（使用HV编码时）连接到相应的解串器输出引脚DOUT_和HS/VS，当串行器和解串器的DBL不匹配时，可使用相关表格将串行比特映射到交叉开关输入。需要改变输出引脚分配时，可对交叉开关进行重新编程。

（四）控制通道接口

1. I2C：设置I2CSEL = 1可将控制通道配置为I2C - to - I2C模式，该模式使用时钟拉伸来确保数据和确认信息在链路上的传输。I2C接口支持9.6kbps至1Mbps的比特率，可通过编程I2C_MSTBT和SLV_SH位来匹配微控制器的I2C速率。
2. UART：设置I2CSEL = 0可将控制通道配置为UART或UART - to - I2C模式。在基本模式下，UART数据包控制串行器、解串器和连接的外设。UART - to - I2C转换可使远程侧设备通过UART与I2C外设通信，但I2C外设不能使用时钟拉伸。

（五）电缆均衡器

默认情况下，电缆均衡器启用并设置为自适应模式。可通过设置AEQ_EN = 0切换到手动EQ模式，通过EQTUNE确定手动EQ模式下的增益水平。设置EN_EQ = 0可禁用所有均衡（手动或自动）。

（六）ERRB输出

解串器的ERRB输出为开漏输出，当出现检测到的错误数量超过错误阈值、控制通道重试次数达到最大值、测量的眼宽低于可编程阈值等情况时，该输出将拉低。

（七）自动错误复位

默认情况下，通过读取解串器中的相应错误计数器寄存器来复位错误。自动错误复位可在ERR变低后约1μs清除错误计数器DET_ERR，但在PRBS测试模式下不运行。

六、设计注意事项

（一）电路板布局

1. 电源电路和旁路：解串器的AVDD和DVDD为1.7V至1.9V，除串行输入外，所有输入和输出的电源由1.7V至3.6V的IOVDD提供。适当的电压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：应将LVCMOS逻辑信号和CML/同轴高速信号分开，以防止串扰。使用四层PCB，为电源、接地、CML/同轴和LVCMOS逻辑信号分别设置独立的层。对于STP PCB走线，应使其靠近以实现100Ω的差分特性阻抗。

（二）ESD保护

MAX96706具备符合人体模型、IEC 61000 - 4 - 2和ISO 10605标准的ESD耐受性，所有引脚均经过人体模型测试。

（三）与其他GMSL设备的兼容性

该设备可与MAX96705 - MAX96711系列设备配对使用，也可与任何GMSL设备互操作，但在使用某些功能时，需根据串行器的支持情况进行相应调整。

七、总结

MAX96706作为一款专为汽车摄像头应用设计的14位GMSL解串器，具有丰富的功能和卓越的性能。其自适应均衡、错误检测、多模式控制通道等特性，使其在汽车电子领域具有广泛的应用前景。在设计汽车摄像头系统时，工程师可以充分利用MAX96706的优势，提高系统的可靠性和性能。同时，在电路板布局、ESD保护等方面，也需要严格按照设计要求进行操作，以确保系统的稳定性。大家在实际应用中，是否遇到过类似解串器的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。