MAX96709：汽車攝像頭應(yīng)用的理想之選

在汽車攝像頭應(yīng)用領(lǐng)域，一款性能卓越的 serializer 至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下 Maxim Integrated 推出的 MAX96709——一款專為汽車攝像頭應(yīng)用打造的 14 - Bit GMSL Serializer。

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一、產(chǎn)品概述

MAX96709 采用 4mm x 4mm TQFN 緊湊封裝，非常適合汽車攝像頭應(yīng)用。其嵌入式控制通道在 I2C 模式下可實(shí)現(xiàn) 9.6kbps 至 1Mbps 的通信速率，能獨(dú)立于視頻時(shí)序?qū)?serializer、deserializer 和攝像頭寄存器進(jìn)行編程。為了驅(qū)動(dòng)更長(zhǎng)的電纜，該 IC 具備可編程的預(yù)加重/去加重功能，并且在串行輸出端支持可編程擴(kuò)頻。其串行輸出符合 ISO 10605 和 IEC 61000 - 4 - 2 ESD 標(biāo)準(zhǔn)，電源電壓范圍為 1.7V 至 1.9V，可在 - 40°C 至 + 115°C 的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

二、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)與特性

（一）安全攝像頭應(yīng)用的理想選擇

1. 低成本電纜兼容性：可與低成本的 50Ω 同軸電纜（或 100Ω STP 電纜）配合使用，降低了系統(tǒng)成本。
2. 視頻數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)：能夠檢測(cè)視頻數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>
3. 高抗擾模式：具備高抗擾模式，增強(qiáng)了控制通道的 EMC 耐受性，確保通信的穩(wěn)定性。
4. 低功耗：最大供電電流僅 88mA，有效降低了功耗。
5. 長(zhǎng)電纜驅(qū)動(dòng)能力：預(yù)加重/去加重功能允許在全速下實(shí)現(xiàn) 15m 的電纜傳輸。
6. 緊湊封裝：采用 24 引腳（4mm x 4mm）TQFN 封裝，節(jié)省了 PCB 空間。

（二）高速數(shù)據(jù)序列化

1. 高串行比特率：最高可達(dá) 1.74Gbps 的串行比特率，滿足高分辨率攝像頭的數(shù)據(jù)傳輸需求。
2. 多種數(shù)據(jù)速率和寬度支持：支持 12.5MHz 至 87MHz x 12 Bit + H/V 數(shù)據(jù)，以及 16.66MHz 至 116MHz x 11 - Bit + H/V 數(shù)據(jù)（通過內(nèi)部編碼）。

（三）系統(tǒng)靈活性

1. 多模式控制通道：I2C 模式下 9.6kbps 至 1Mbps 的控制通道（支持時(shí)鐘拉伸），可根據(jù)不同應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置。
2. 交叉點(diǎn)開關(guān)：交叉點(diǎn)開關(guān)可接受任何輸入位圖，實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)路由。
3. 編碼同步信號(hào)模式：支持編碼 VSYNC 和 HSYNC 模式，提高了系統(tǒng)的靈活性。

（四）降低 EMI 和屏蔽要求

1. 可編程輸出擴(kuò)頻：通過擴(kuò)頻技術(shù)降低了輻射發(fā)射，減少了 EMI 干擾。
2. 跟蹤輸入擴(kuò)頻：能夠跟蹤并行輸入的擴(kuò)頻，無需額外的擴(kuò)頻時(shí)鐘。
3. 低電壓 I/O 供電：1.7V 至 1.9V 的 I/O 供電，降低了功耗和 EMI。

（五）攝像頭電源啟動(dòng)和驗(yàn)證外設(shè)功能

1. 內(nèi)置 PRBS 發(fā)生器：用于 BER 測(cè)試，方便進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和驗(yàn)證。
2. 專用 GPO：可用于攝像頭幀同步觸發(fā)等其他用途。
3. 遠(yuǎn)程/本地喚醒：支持從睡眠模式遠(yuǎn)程或本地喚醒，提高了系統(tǒng)的節(jié)能性能。

（六）符合汽車規(guī)范

1. 寬溫度范圍：可在 - 40°C 至 + 115°C 的溫度范圍內(nèi)正常工作，適應(yīng)汽車復(fù)雜的工作環(huán)境。
2. ESD 保護(hù)：具備 ±8kV 接觸和 ±15kV 空氣的 IEC 61000 - 4 - 2 和 ISO 10605 ESD 保護(hù)，提高了系統(tǒng)的可靠性。

三、工作模式與功能

（一）串行鏈路信號(hào)與數(shù)據(jù)格式

MAX96709 對(duì)輸入的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾處理，并與前向控制數(shù)據(jù)相結(jié)合，然后進(jìn)行編碼傳輸，輸出為單串化的比特流。Deserializer 接收串行數(shù)據(jù)并恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)，再將數(shù)據(jù)解串、解碼和解擾為并行輸出數(shù)據(jù)和前向控制數(shù)據(jù)。

（二）工作模式

1. 視頻/配置鏈路：正常工作時(shí)，serializer 運(yùn)行在視頻鏈路模式，可通過設(shè)置 (SEREN = 0) 關(guān)閉序列化。當(dāng) PCLK 不可用時(shí)，可使用配置鏈路對(duì) serializer、deserializer 和外設(shè)進(jìn)行設(shè)置。
2. 單/雙模式：?jiǎn)?雙模式操作可將 1.74Gbps 的帶寬配置為不同的寬度和字速率。單模式與所有 GMSL 設(shè)備和 serializer 兼容，雙模式可使并行字速率范圍提高 2 倍。
3. HS/VS 編碼：默認(rèn)情況下，GMSL 為 HSYNC、VSYNC 和 DE 分配視頻比特槽。通過 HS/VS 編碼，可對(duì)同步信號(hào)進(jìn)行特殊編碼，釋放額外的視頻比特槽。
4. 錯(cuò)誤檢測(cè)：串行鏈路采用 8b/10b 編碼/解碼和 1 位奇偶校驗(yàn)檢測(cè)串行鏈路上的比特錯(cuò)誤，還可選擇 6 位 CRC 校驗(yàn)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)可靠性。

（三）控制通道與寄存器編程

1. 前向控制通道：控制數(shù)據(jù)從 serializer 發(fā)送到 deserializer，通過前向控制通道傳輸，帶寬超過最大外部控制數(shù)據(jù)速率。
2. 反向控制通道：控制數(shù)據(jù)從 deserializer 發(fā)送到 serializer，采用 1μs 脈沖編碼，最高原始數(shù)據(jù)速率為 1Mbps。高抗擾模式可在降低原始比特率的情況下提高反向控制通道的魯棒性。
3. I2C 接口：通過控制通道將 serializer 和 deserializer 的 I2C 接口連接在一起，允許單個(gè)微控制器對(duì) serializer、deserializer 和外設(shè)進(jìn)行配置。
4. 遠(yuǎn)程端操作：當(dāng) I2C 主設(shè)備在本地從設(shè)備上發(fā)起通信時(shí)，遠(yuǎn)程端設(shè)備作為主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
5. 時(shí)鐘拉伸時(shí)序：I2C 接口使用時(shí)鐘拉伸，確保數(shù)據(jù)在串行鏈路上的傳輸時(shí)間。
6. GPO/GPI 控制：serializer 上的 GPO 跟隨 deserializer 上的 GPI 轉(zhuǎn)換，可用于傳輸幀同步信號(hào)等。

（四）擴(kuò)頻功能

Serializer 包含可編程擴(kuò)頻輸出，可將時(shí)鐘頻率峰值分散到頻譜上，降低輻射發(fā)射。同時(shí)，SerDes 可跟蹤擴(kuò)頻輸入時(shí)鐘，無需多個(gè)擴(kuò)頻時(shí)鐘。

（五）電纜類型配置

驅(qū)動(dòng)輸出可針對(duì) 100Ω 雙絞線和 50Ω 同軸電纜進(jìn)行編程。在同軸模式下，需按照特定的連接方式進(jìn)行連接。

（六）交叉點(diǎn)開關(guān)

交叉點(diǎn)開關(guān)可在并行輸入/輸出和 SerDes 之間路由數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)任意到任意的映射，確保視頻源和目的地之間的映射。

（七）關(guān)機(jī)/睡眠模式

提供多種睡眠和關(guān)機(jī)模式，可在不需要全功能運(yùn)行時(shí)降低功耗。

四、寄存器映射

文檔詳細(xì)列出了 GMSL 寄存器映射，包括各個(gè)寄存器的偏移地址、位字段描述和復(fù)位值等信息，為工程師進(jìn)行寄存器配置提供了詳細(xì)的參考。

五、應(yīng)用信息

（一）并行接口

CMOS 并行接口的數(shù)據(jù)寬度可編程，根據(jù)應(yīng)用需求選擇不同的寬度可實(shí)現(xiàn)不同的像素時(shí)鐘速率。

（二）總線數(shù)據(jù)寬度和速率

總線數(shù)據(jù)寬度取決于所選模式，使用錯(cuò)誤檢測(cè)或雙模式時(shí)可用總線寬度會(huì)減少。總線數(shù)據(jù)速率取決于 BWS 和 DBL 的設(shè)置。

（三）交叉點(diǎn)開關(guān)編程

默認(rèn)情況下，交叉點(diǎn)開關(guān)將 serializer 輸入引腳與 deserializer 輸出引腳對(duì)應(yīng)連接。當(dāng)改變輸入或輸出引腳分配時(shí)，需重新編程交叉點(diǎn)開關(guān)。

（四）I2C 接口

控制通道可將 I2C 命令從微控制器端轉(zhuǎn)發(fā)到 GMSL 鏈路的另一端。I2C 接口支持 9.6kbps 至 1Mbps 的比特率，可通過編程設(shè)置匹配微控制器的 I2C 速率。

（五）設(shè)備地址和擴(kuò)頻

Serializer 和 deserializer 具有可編程的設(shè)備地址，可實(shí)現(xiàn)多個(gè) GMSL 設(shè)備和 I2C 外設(shè)的共存。擴(kuò)頻功能可通過編程 SS 位開啟，但需注意避免 serializer 和 deserializer 同時(shí)開啟擴(kuò)頻。

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）電路板布局

1. 電源電路和旁路：Serializer 使用 1.7V 至 1.9V 的 AVDD 和 DVDD，所有輸入和輸出（除串行輸出外）均由 DVDD 供電。正確的電源旁路對(duì)于高頻電路的穩(wěn)定性至關(guān)重要。
2. 高頻信號(hào)處理：分離 LVCMOS 邏輯信號(hào)和 CML/同軸高速信號(hào)，避免串?dāng)_。使用四層 PCB，為電源、地、CML/同軸和 LVCMOS 邏輯信號(hào)分別設(shè)置獨(dú)立的層。

（二）ESD 保護(hù)

該設(shè)備具有良好的 ESD 耐受性，符合 Human Body Model、IEC 61000 - 4 - 2 和 ISO 10605 標(biāo)準(zhǔn)。

（三）兼容性

MAX96709 可與 MAX96705 - MAX96711 系列設(shè)備配對(duì)使用，也可與其他 GMSL 設(shè)備互操作，但需注意一些功能的兼容性。

（四）設(shè)備配置和組件選擇

1. 內(nèi)部輸入下拉：控制和配置輸入包含下拉電阻到 GND，無需外部下拉電阻。
2. 多功能 GPO/HIM：在電源啟動(dòng)或從掉電狀態(tài)恢復(fù)時(shí)，該引腳作為 HIM 輸入，之后變?yōu)?GPO 輸出。
3. I2C 上拉電阻：I2C 開漏線需要上拉電阻提供邏輯高電平，選擇上拉電阻值時(shí)需考慮功耗和速度的權(quán)衡。
4. 交流耦合電容：選擇合適的交流耦合電容可減少信號(hào)下垂和抖動(dòng)。
5. 電纜和連接器：選擇具有匹配差分阻抗的電纜和連接器，以最小化阻抗不連續(xù)性。

（五）PRBS 測(cè)試

Serializer 包含 PRBS 模式發(fā)生器，可與 deserializer 中的誤碼驗(yàn)證配合使用。通過設(shè)置 PRBSEN 位可啟動(dòng)和退出 PRBS 測(cè)試。

（六）GPI/GPO 功能

Serializer 上的 GPO 跟隨 deserializer 上的 GPI 轉(zhuǎn)換，默認(rèn)的 GPI - to - GPO 延遲為 0.35ms。

（七）快速檢測(cè)失鎖

通過將 deserializer 的 LOCK 輸出連接到 GPI 輸入，可快速通知主機(jī)失鎖情況。

（八）提供幀同步

GPI 和 GPO 為需要來自 ECU 的幀同步信號(hào)的攝像頭應(yīng)用提供了簡(jiǎn)單的解決方案。

（九）進(jìn)入/退出睡眠模式

進(jìn)入睡眠模式時(shí)，設(shè)置 (SLEEP = 1)；喚醒設(shè)備時(shí)，發(fā)送控制通道命令并設(shè)置 (SLEEP = 0)。

七、總結(jié)

MAX96709 作為一款專為汽車攝像頭應(yīng)用設(shè)計(jì)的 14 - Bit GMSL Serializer，具有眾多優(yōu)秀的特性和功能。其在安全性能、數(shù)據(jù)傳輸能力、系統(tǒng)靈活性、低功耗等方面表現(xiàn)出色，同時(shí)提供了豐富的寄存器配置和詳細(xì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為工程師在汽車攝像頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提供了可靠的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理配置寄存器和選擇組件，注意電路板布局和 ESD 保護(hù)等問題，以充分發(fā)揮 MAX96709 的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中是否遇到過類似產(chǎn)品的一些特殊問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。