汽车SERDES DS90UB913/914Q FPD - Link III评估套件使用指南

在汽车电子领域，高速数据传输和可靠的控制通信至关重要。National Semiconductor的汽车SERDES DS90UB913/914Q FPD - Link III评估套件为我们提供了一个很好的解决方案，下面就来详细介绍这个套件。

文件下载：SERDESUB-913ROS/NOPB.pdf

一、套件概述

该评估套件包含一块DS90UB913Q串行器板和一块DS90UB914Q解串器板。板子配备了Rosenberger连接器，可使用Leoni - Dacar电缆进行连接（套件中不提供电缆），也可选择使用单端同轴电缆，不过这种模式仅用于评估。

DS90UB913Q/914Q芯片组支持通过两线串行流传输各种汽车百万像素相机系统。单差分对（FPD - Link III）非常适合成像器与主机控制器/电子控制单元（ECU）/FPGA之间的直接连接。其双向控制通道可实现ECU/FPGA与显示模块之间的无缝通信。

芯片组能够通过单根双绞线电缆传输高速视频数据以及低延迟双向控制总线。集成控制通道可在同一串行视频链路上双向传输数据，能传输10/12位并行数据、两个同步位和PCLK，同时支持I2C总线的双向控制通道。此外，还有四条单向通用（GPI和GPO）信号线用于发送控制数据。该接口允许在单个高速差分对上进行透明的全双工通信，携带不对称的双向控制信息，而不依赖视频消隐间隔。串行器和解串器芯片组设计用于在PCLK时钟速度为10至100 MHz、I2C总线速率高达400 kbps、电缆长度达10米、温度范围为 - 40至 + 105°C的条件下传输数据。用户只需为解串器板提供单个5V电源，因为套件具备通过同轴电缆或差分对传输电源的能力，而且演示板可用于EMI测试。

二、系统要求

为了进行演示，需要以下设备：

1. 百万像素成像器模块：如Omnivision OV10630或Aptina MT9M023/24。
2. 微控制器（MCU）或FPGA：带有I2C接口总线（I2C主设备），且I2C主控制器/MCU必须支持从设备时钟拉伸。
3. 外部外围设备：支持I2C（从模式）。
4. 5V电源。

三、套件内容

1. 一块带有DS90UB913Q的串行器板。
2. 一块带有DS90UB914Q的解串器板。

四、典型应用

4.1 芯片组典型应用

DS90UB913Q/914Q芯片组的典型应用中，ECU/FPGA可以对DS90UB913Q、DS90UB914Q和远程外围设备（如显示模块）上的设备寄存器进行编程。

4.2 成像器系统图

具体可参考芯片组（串行器/解串器）的详细数据手册。

五、评估套件设置步骤

1. 连接板子：使用Leoni/Dacar电缆或同轴电缆（套件不提供）连接DS90UB913/914Q演示板。
2. 配置跳线和开关：工厂已配置好跳线和开关，芯片组立即运行时无需更改。跳线和连接器配置为外部振荡器模式，VDDIO以3.3V切换。更多详细信息可查看配置设置文本和数据手册。
3. 连接成像器和模块：从成像器连接扁平电缆（套件不提供）到串行器板，再从解串器板连接另一根扁平电缆（套件不提供）到ECU/FPGA模块。对于50欧姆信号源，需向DIN[12:0]、HS、VS和PCLK提供1.8V/3.3V LVCMOS输入信号电平。
4. 连接I2C端口：将解串器的I2C端口连接到MCU/FPGA的I2C（I2C主设备），将串行器的I2C端口连接到外围从设备的I2C总线。
5. 供电：串行器和解串器板的电源必须通过解串器板上的JP5和串行器板上的JP4外部提供。

六、双向控制总线和I2C模式

为了通过双向控制通道与I2C总线上的远程设备进行通信和同步，I2C主控制器/ECU必须支持从设备时钟拉伸。芯片组在数据传输期间利用总线时钟拉伸（将SCL线拉低），I2C从设备在每次I2C数据传输的第9个时钟之前（ACK信号之前）将SCL线拉低。

双向控制总线支持I2C兼容接口，允许对DS90UB913Q、DS90UB914Q或外部远程设备（如成像器）进行编程。通过时钟（SCL）和数据（SDA）线对DS90UB913Q/914Q芯片组进行寄存器编程事务。这两个信号具有开漏I/O，必须通过外部电阻上拉到VDDIO。板子可以选择使用连接到VDDIO的板载10KΩ上拉电阻，也可以通过目标主机的外部上拉电阻连接。合适的上拉电阻值取决于总总线电容和工作速度。根据I2C规范，DS90UB913Q/914Q I2C总线数据速率支持高达400 kbps。

七、演示板电源连接

仅需向DS90UB914Q解串器板供电，电源可通过差分对在链路上传输。

八、板子详细描述

8.1 DS90UB913Q串行器板

2x15引脚IDC连接器JP1接受10/12位1.8V或3.3V数据、HS、VS和PCLK。必须分别使用串行器和解串器板上的跳线JP8和JP6为1.8V或3.3V LVCMOS输入外部设置VDDIO。串行器板可由解串器板供电，要使串行器正常工作，S1 - PDB开关必须设置为HIGH，S1 - RES0必须设置为LOW。板子可以使用Rosenberger连接器连接到解串器板。

8.2 DS90UB914Q解串器板

解串器板可使用头JP5供电。要使解串器正常工作，需按照表2和表3中的S1和S2的DIP开关配置进行操作。2x15引脚IDC连接器JP1提供对1.8V或3.3V LVCMOS数据、HS、VS和PCLK输出的访问。解串器板默认配置为在100MHz模式下以3.3V I/O运行，板上DS90UB914Q的默认设备地址为C0。

九、典型连接和测试设备

9.1 串行器输入信号生成设备

• 图像传感器，如OV10630或MT9M024。
• 任何其他能生成正确输入电平的信号发生器/视频源。

  9.2 解串器输出信号监测设备

• 带有I2C接口的微控制器或FPGA。
• 可选：逻辑分析仪或示波器。
• 任何带宽至少为50MHz（用于1.8V/3.3V LVCMOS）和/或1.5GHz（用于观察差分信号）的示波器。

十、故障排除

10.1 快速检查

1. 检查串行器和解串器板的电源和接地是否连接。
2. 验证输入时钟和输入数据信号是否满足要求（VIL、VIH、tset、thold），并验证数据是否在所选时钟的上升/下降（RFB寄存器）沿上触发。
3. 检查跳线和开关是否设置正确。
4. 检查电缆是否正确连接。

   10.2 故障排除图表

   问题	解决方案
   只有输出时钟	确保数据应用到正确的输入引脚
   没有输出数据	确保输入数据有效
   没有输出数据和时钟	确保电源开启，输入数据和时钟有效且连接正确
   电源、接地、输入数据和输入时钟连接正确，但无输出	检查串行器和解串器板的电源关闭引脚，确保设备已启用（PDB = Vdd）
   设备电流超过1A	检查连接串行器和解串器板的电缆是否短路
   演示板上电后，电源设置为1.8V时读数小于1.8V	使用能为演示板提供足够电流的更大电源，建议最小电源为500mA

十一、电缆和设备参考

11.1 电缆

为了获得最佳性能，建议高速数据应用使用屏蔽双绞线（STP）100欧姆差分阻抗和24 AWG（或更大直径）的电缆。可参考Leoni Dacar 535系列电缆（www.leoni - automotive - cables.com）和Rosenberger HSD连接器（www.rosenberger.de/en/Products/35_Automotive_HSD.php）。

11.2 设备

Corelis CAS - 1000 - I2C/E I2C总线分析仪和测试仪产品（www.corelis.com/products/I2C - Analyzer.htm）。

十二、附录

包含DS90UB913Q EVK原理图、DS90UB914Q EVK原理图、DS90UB913Q PCB布局和DS90UB914Q EVK布局等详细信息。

在使用这个评估套件时，大家有没有遇到过一些独特的问题呢？又有哪些巧妙的解决办法呢？欢迎在评论区分享交流。