汽车级DS90UB928Q-Q1解串器：特性、应用与设计要点

在汽车电子领域，对于数字视频和音频的高效传输与处理有着极高的要求。德州仪器（TI）的DS90UB928Q-Q1解串器，作为一款专为汽车应用设计的芯片，为汽车信息娱乐系统中的数字视频和音频分配提供了优秀的解决方案。下面就来详细了解一下这款芯片。

文件下载：DS90UB928QEVM.pdf

一、DS90UB928Q-Q1的特性

1. 汽车级认证

DS90UB928Q-Q1通过了AEC-Q100汽车应用认证，其工作温度范围为 -40°C 至 +105°C，能够适应汽车复杂的环境。同时，它具有 ±8 kV 的人体模型（HBM）静电放电（ESD）分类等级和 C6 的带电器件模型（CDM）ESD 分类等级，这使得芯片在汽车应用中更加可靠，能够有效抵抗静电干扰。

2. 双向控制通道

芯片具备与 I2C 兼容的串行控制总线的双向控制通道接口。这种设计允许编程解串器或串行器设备，并且能够在串行器/解串器以及远程 I2C 从设备之间进行通信。通过在高速前向通道中嵌入信号，结合反向通道中的低速信号，实现了 I2C 事务在串行链路上的跨接，同时支持与其他 I2C 兼容主设备的仲裁。

3. 低 EMI 视频输出

它支持高清（720p）数字视频，采用低 EMI FPD-Link 视频输出。这不仅能够满足汽车显示系统对高分辨率视频的需求，还能有效降低电磁干扰，减少对其他汽车电子设备的影响。

4. 多种信号支持

支持 RGB888 + VS、HS、DE 和 I2S 音频，像素时钟范围为 5 MHz 至 85 MHz，并且最多可提供 4 个 I2S 数字音频输出，适用于环绕声应用。同时，它还具备 4 个双向 GPIO 通道和 2 个专用引脚，方便进行外部设备的控制和数据交互。

5. 长距离传输与信号处理

采用 AC 耦合 STP 互连，最长可达 10 米，数据经过 DC 平衡和加扰处理，并嵌入时钟。自适应电缆均衡功能能够补偿传输介质的损耗，减少确定性抖动，保证信号在长距离传输中的质量。

6. 图像增强与模式兼容

具备图像增强功能，如白平衡和抖动处理，还能进行内部图案生成，方便进行显示系统的测试和调试。此外，它还支持向后兼容模式，可与 DS90UR905Q 和 DS90UR907Q FPD-Link II 串行器兼容。

二、应用领域

1. 汽车导航显示

在汽车导航系统中，需要实时显示高清地图和导航信息。DS90UB928Q-Q1 能够稳定地传输高分辨率的视频信号，确保导航显示的清晰和流畅，为驾驶员提供准确的导航指引。

2. 后座娱乐系统

为后座乘客提供丰富的娱乐体验，如播放视频、音频等。芯片的多通道音频支持和高清视频传输能力，能够满足后座娱乐系统对音视频质量的要求，让乘客享受高品质的娱乐内容。

3. 汽车驾驶辅助系统

在驾驶辅助系统中，需要实时传输摄像头拍摄的图像和视频，用于识别障碍物、车道线等。DS90UB928Q-Q1 的高速数据传输和低延迟特性，能够确保驾驶辅助系统及时准确地获取图像信息，提高驾驶安全性。

4. 汽车百万像素摄像头系统

随着汽车摄像头像素的不断提高，对数据传输的要求也越来越高。DS90UB928Q-Q1 能够支持高像素摄像头的数据传输，保证图像的清晰和完整，为汽车视觉系统提供可靠的支持。

三、详细功能描述

1. 高速前向通道数据传输

高速前向通道由一个 35 位帧组成，包含视频数据、同步信号、I2C 和 I2S 音频，从串行器传输到解串器。数据经过随机化、DC 平衡和加扰处理，优化了在 AC 耦合链路上的信号传输。芯片支持 5 MHz 至 15 MHz（LFMODE = 1）和 15 MHz 至 85 MHz（LFMODE = 0）的像素时钟范围，对应的应用有效负载速率范围为 175 Mbps 至 2.975 Gbps，实际线路速率范围为 525 Mbps 至 2.975 Gbps。

2. 低速反向通道数据传输

低速反向通道提供了显示器和主机处理器之间的双向通信。反向通道控制数据与高速前向数据、DC 平衡编码和嵌入式时钟信息一起通过单条串行链路传输，形成双向控制通道（BCC）。反向通道包含 I2C、CRC 和 4 位标准 GPIO 信息，线路速率为 10 Mbps。

3. 向后兼容模式

DS90UB928Q-Q1 向后兼容 DS90UR905Q 和 DS90UR907Q FPD-Link II 串行器，支持 15 MHz 至 65 MHz 的 PCLK 频率。在这种模式下，它通过单条串行 FPD-Link II 对接收 28 位数据，有效负载速率为 420 Mbps 至 1.82 Gbps。不过，双向控制通道、双向 GPIOs、I2S 和中断（INTB）在该模式下不活跃，但仍可进行本地 I2C 对串行器的访问。

4. 输入均衡

FPD-Link III 输入自适应均衡器能够补偿传输介质的损耗，减少介质引起的确定性抖动。它支持最长 10 米的 STP 电缆和 3 个串联连接器，在串行器流有效负载速率最高为 2.975 Gbps 时仍能正常工作。通过 MODE_SEL 引脚可以将自适应均衡器设置为长电缆模式（LCBL），该模式通常用于较长电缆，从较高的默认增益开始自适应均衡。

5. 内置自测试（BIST）

可选的全速内置自测试（BIST）功能支持在无需外部数据连接的情况下测试高速串行链路和低速反向通道。在原型阶段、设备生产、系统内测试和系统诊断中非常有用。通过引脚（BISTEN）或 BIST 配置寄存器可以启用 BIST 模式，测试可以选择外部 PCLK 或 33 MHz 内部振荡器时钟（OSC）频率。在 BIST 激活时，解串器会检测测试模式并监控错误，通过 PASS 输出引脚标记包含错误的帧。

6. 内部图案生成

芯片具有内部图案生成器，可用于基本的集成面板测试和调试。它能够生成 17 种默认图案，包括黑白、彩色等多种模式，每种图案还可以通过寄存器位进行反转。图案生成器支持 24 位和 18 位颜色模式，以及外部和内部视频定时模式，还具备自动滚动功能，方便进行不同图案的切换和测试。

7. 图像增强功能

• 白平衡：白平衡功能可以补偿不同供应商 LCD 的固有色温，通过可编程控制寄存器定义三个查找表（LUT）的内容，将输入的 RGB 值映射到新的输出 RGB 值，以保持指定的色温。用户需要在启用白平衡功能之前加载所有三个 LUT，并且可以选择在初始化后重新加载 LUT，以实现灵活的颜色调整。
• 自适应 Hi-FRC 抖动：该功能将 24 位 RGB 数据减少到 18 位 RGB 数据，平滑颜色梯度，允许使用低成本的 18 位显示器。它通过控制多个帧中的像素颜色变化来模拟“缺失”的颜色，同时还包括输入像素检测，以应用特定的空间抖动方法，实现更平滑的灰度级过渡。

四、设计要点

1. 电源供应

DS90UB928Q-Q1 的 VDD33 和 VDDIO 电压在上电时需要特定的斜坡速率，电源供应斜坡时间必须小于 1.5 ms 且单调上升。当 VDDIO 和 VDD33 分别供电时，VDDIO 供应（1.8V 或 3.3V）应比 VDD33 提前 100 μs 斜坡上升；如果 VDDIO 与 VDD33 相连，则两者可以同时斜坡上升。PDB 引脚在未由微控制器控制时，需要一个大电容来确保在所有 VDD 达到推荐工作电压后 PDB 才到达。当 PDB 引脚被拉到 VDDIO = 3.0 V 至 3.6V 或 VDD33 时，建议使用 10 k 上拉电阻和 >10 μF 电容到 GND 来延迟 PDB 输入信号。

2. 布局设计

• 电源布局：电路板布局和堆叠应设计为为设备提供低噪声电源。使用薄电介质（2 至 4 密耳）的电源/接地夹层可以提高电源系统性能，利用平面电容和低电感特性，减少外部旁路电容的影响。外部旁路电容应包括 RF 陶瓷和钽电解类型，并且电压额定值至少为电源供应电压的 5 倍。建议使用 LCC 表面贴装电容，将较小值的电容靠近引脚放置，并在电源入口处使用大的大容量电容来平滑低频开关噪声。
• 信号布局：使用至少四层板，带有电源和接地平面。将 LVCMOS 信号与 LVDS 线分开，以防止耦合。对于 LVDS 互连，推荐使用 100 Ω 紧密耦合的差分线，以确保耦合噪声以共模形式出现，被接收器拒绝，同时减少辐射。从设备中心 DAP 到接地平面至少需要 9 个热过孔，以连接设备接地和 PCB 接地平面，并传导热量。

3. 应用设计

在典型应用中，输入使用 0.1 μF 耦合电容到线路，解串器提供内部终端，耦合电容的电压额定值必须 ≥50 V，并使用小尺寸电容，如 0402 或 0602，以确保良好的信号完整性。FPD-Link LVDS 差分输出需要在接收设备或显示器处使用 100 Ω 终端电阻。旁路电容应放置在电源供应引脚附近，至少需要三个 4.7 μF 电容，一个放置在每个电源供应引脚处。在两个电源（VDD33 和 VDDIO）上需要使用铁氧体磁珠进行有效的噪声抑制。

DS90UB928Q-Q1 解串器凭借其丰富的特性和广泛的应用领域，为汽车电子系统中的数字视频和音频传输提供了可靠的解决方案。在设计过程中，工程师需要充分考虑其电源供应、布局设计和应用设计等要点，以确保芯片能够发挥最佳性能，满足汽车应用的需求。你在使用这款芯片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。