汽車電子利器：DS90UB901Q/DS90UB902Q芯片組深度解析

在汽車電子領(lǐng)域，攝像頭系統(tǒng)與主機控制器或電子控制單元（ECU）之間的數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。德州儀器（TI）的DS90UB901Q/DS902Q FPD - Link III芯片組，憑借其卓越的性能和豐富的特性，成為了汽車攝像頭數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐脒x擇。下面，我們就來深入了解一下這款芯片組。

文件下載：DS90UB902QSQX NOPB.pdf

產(chǎn)品概述

DS90UB901Q/DS902Q芯片組專為攝像頭應(yīng)用設(shè)計，工作在10 MHz至43 MHz的像素時鐘頻率范圍內(nèi)。其中，DS90UB901Q作為串行器，能將16位寬的并行LVCMOS數(shù)據(jù)總線和雙向控制總線轉(zhuǎn)換為單條高速差分對；而DS90UB902Q作為解串器，則可將單條串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換回16位寬的并行數(shù)據(jù)總線和雙向控制通道數(shù)據(jù)總線。這種設(shè)計大大簡化了數(shù)據(jù)傳輸，減少了系統(tǒng)成本。

產(chǎn)品特性亮點

高速數(shù)據(jù)傳輸與低延遲控制

芯片組支持10 MHz至43 MHz的輸入PCLK，數(shù)據(jù)吞吐量可達160 Mbps至688 Mbps。通過單條差分對互連，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，還提供了低延遲的雙向控制通道，且該通道支持I2C通信，使得數(shù)據(jù)傳輸和控制更加高效。

數(shù)據(jù)完整性保障

在16位有效負載中，提供了可選的CRC（循環(huán)冗余校驗）數(shù)據(jù)完整性選項，用于監(jiān)測傳輸鏈路錯誤。解串器端的PASS狀態(tài)引腳會在檢測到數(shù)據(jù)錯誤時發(fā)出信號，通知主機控制器。同時，CRC寄存器可用于管理數(shù)據(jù)錯誤計數(shù)，確保數(shù)據(jù)在長距離傳輸和接收過程中的完整性。

低功耗與遠程喚醒

串行器具有待機功能，可提供低功耗模式，并支持遠程喚醒功能。在初始上電后，串行器處于低功耗待機模式，解串器可通過遠程喚醒寄存器發(fā)出信號，喚醒串行器，使其從待機模式切換到活動模式。

信號質(zhì)量增強

芯片組采用嵌入式時鐘技術(shù)和內(nèi)部DC平衡編碼/解碼，支持AC耦合互連，提高了信號質(zhì)量。解串器輸入還提供均衡控制，可補償長距離傳輸中的信號損失。

EMI/EMC抑制

解串器具備可編程的擴頻時鐘（SSCG）輸出和接收器交錯輸出功能，可有效減少電磁干擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）問題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

引腳與寄存器配置

引腳功能

DS90UB901Q和DS90UB902Q的引腳功能豐富，涵蓋了LVCMOS并行接口、通用輸入輸出（GPIO）、雙向控制總線、電源和接地等多個方面。例如，LVCMOS并行接口用于數(shù)據(jù)和時鐘的輸入輸出；GPIO可根據(jù)需要配置為輸入或輸出端口，用于控制和響應(yīng)各種命令；雙向控制總線則通過SCL和SDA實現(xiàn)I2C通信。

寄存器設(shè)置

芯片組的控制寄存器可用于配置各種功能，如設(shè)備ID、CRC檢測、VDDIO控制、工作模式等。通過合理設(shè)置這些寄存器，可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

工作模式詳解

相機模式

在相機模式下，I2C事務(wù)由解串器端的主控制器發(fā)起。解串器檢測事務(wù)目標，通過雙向控制通道發(fā)送命令到串行器，串行器在本地I2C總線上生成事務(wù)，并將響應(yīng)通過前向通道返回給解串器。為了配置相機模式，需要將串行器的MODE引腳設(shè)置為低電平，解串器的MODE引腳設(shè)置為高電平，并預(yù)先編程目標從設(shè)備地址和串行器設(shè)備地址。

顯示模式

顯示模式下，I2C事務(wù)由連接到串行器的控制器發(fā)起。串行器檢測事務(wù)目標，通過前向通道發(fā)送命令到解串器，解串器在本地I2C總線上生成事務(wù)，并將響應(yīng)通過雙向控制通道返回給串行器。配置顯示模式時，需將串行器的MODE引腳設(shè)置為高電平，解串器的MODE引腳設(shè)置為低電平，并編程目標從設(shè)備地址和串行器設(shè)備地址。

實際應(yīng)用注意事項

電源與PCB布局

在設(shè)計過程中，要確保為芯片組提供穩(wěn)定的電源。建議使用至少四層板，包含電源和接地平面，將LVCMOS信號與差分線分開，以減少干擾。同時，合理選擇外部旁路電容，如RF陶瓷電容和鉭電解電容，可提高電源系統(tǒng)的性能。

傳輸介質(zhì)選擇

芯片組適用于多種平衡電纜，但為了獲得最佳性能，建議使用屏蔽雙絞線（STP）電纜，其差分阻抗為100Ω，線規(guī)為24 AWG或更低。此外，還需注意電纜的衰減、近端串擾和線對間偏斜等參數(shù)。

信號同步

對于需要多攝像頭幀同步的應(yīng)用，可利用通用輸入輸出（GPIO）引腳傳輸控制信號。但要注意，這種同步方式存在非確定性延遲，最大延遲差為25 μs，需要在系統(tǒng)設(shè)計中進行驗證。

總結(jié)

DS90UB901Q/DS902Q芯片組以其高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)完整性保障、低功耗和豐富的功能特性，為汽車攝像頭系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。在實際應(yīng)用中，只要我們充分了解其特性和工作模式，并注意電源、PCB布局、傳輸介質(zhì)和信號同步等方面的問題，就能充分發(fā)揮芯片組的優(yōu)勢，設(shè)計出高性能的汽車電子系統(tǒng)。你在使用類似芯片組時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。