MAX96706：14位GMSL解串器在汽車攝像頭應(yīng)用中的卓越表現(xiàn)

在汽車電子領(lǐng)域，攝像頭系統(tǒng)對(duì)于行車安全和輔助駕駛至關(guān)重要。為了滿足汽車攝像頭應(yīng)用的需求，Maxim Integrated推出了一款14位GMSL解串器——MAX96706。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款解串器的特點(diǎn)、功能和應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX96706是一款專為汽車攝像頭應(yīng)用設(shè)計(jì)的緊湊型解串器。它具備自適應(yīng)均衡和輸出交叉點(diǎn)開關(guān)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的速率運(yùn)行，能夠獨(dú)立于視頻時(shí)序?qū)Υ衅鳌⒔獯鳎⊿erDes）和攝像頭寄存器進(jìn)行編程。

該解串器可以跟蹤擴(kuò)頻串行輸入的數(shù)據(jù)，串行輸入符合ISO 10605和IEC 61000 - 4 - 2 ESD標(biāo)準(zhǔn)。其核心電源范圍為1.7V至1.9V，I/O電源范圍為1.7V至3.6V，采用32引腳（5mm x 5mm）TQFN和SWTQFN封裝，引腳間距為0.5mm，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 115°C。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢(shì)

（一）安全攝像頭應(yīng)用理想之選

1. 適配低成本電纜：可與低成本的50Ω同軸電纜（100Ω STP電纜）配合使用，降低了系統(tǒng)成本。
2. 數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)：具備視頻/控制數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤檢測(cè)功能，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>
3. 高抗擾模式：高抗擾模式增強(qiáng)了控制通道的EMC耐受性，確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定通信。
4. 數(shù)據(jù)重傳機(jī)制：當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，可重新傳輸控制數(shù)據(jù)，進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
5. 低功耗設(shè)計(jì)：最大供應(yīng)電流僅為190mA，在同類產(chǎn)品中具有明顯優(yōu)勢(shì)。
6. 自適應(yīng)均衡：支持15m電纜的全速自適應(yīng)均衡，有效補(bǔ)償電纜損耗。
7. 緊湊封裝：32引腳（5mm x 5mm）TQFN/SWTQFN封裝，節(jié)省了電路板空間。
8. 同步編碼與跟蹤：支持水平和垂直同步編碼與跟蹤，確保視頻信號(hào)的準(zhǔn)確同步。

（二）高速解串能力

1. 高串行比特率：串行比特率最高可達(dá)1.74Gbps，滿足高分辨率攝像頭的數(shù)據(jù)傳輸需求。
2. 靈活的數(shù)據(jù)速率：支持6.25MHz至87MHz x 12位 + H/V數(shù)據(jù)，以及36.66MHz至116MHz x 12位 + H/V數(shù)據(jù)（通過內(nèi)部編碼），可根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行靈活配置。

（三）系統(tǒng)靈活性

1. 多模式控制通道：控制通道支持9.6kbps至1Mbps的UART、I2C（帶時(shí)鐘拉伸）或UART - to - I2C模式，滿足不同通信需求。
2. 攝像頭選擇輸入復(fù)用器：2:1輸入復(fù)用器可用于攝像頭選擇，方便系統(tǒng)擴(kuò)展。
3. 可選擇的I2C設(shè)備地址：提供15個(gè)硬件可選的I2C設(shè)備地址，便于多設(shè)備共存。
4. 與串行器配對(duì)：可與任何Maxim GMSL串行器配對(duì)使用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的兼容性。
5. 交叉點(diǎn)開關(guān)：交叉點(diǎn)開關(guān)可將數(shù)據(jù)映射到任何輸出，實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)路由。

（四）其他特性

1. 降低EMI和屏蔽要求：擴(kuò)頻串行輸入跟蹤并傳輸?shù)讲⑿休敵?，減少了電磁干擾和屏蔽需求。
2. 系統(tǒng)驗(yàn)證功能：內(nèi)置PRBS接收器用于誤碼率測(cè)試，眼寬監(jiān)視器可對(duì)高速串行鏈路進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)測(cè)試，專用的“Up/Down”GPI可用于攝像頭幀同步觸發(fā)等。
3. 符合汽車規(guī)格：滿足AEC - Q100汽車規(guī)格，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 115°C，具備 ± 8kV接觸和 ± 15kV空氣的IEC 61000 - 4 - 2和ISO 10605 ESD保護(hù)。

三、工作模式與數(shù)據(jù)格式

（一）串行鏈路信號(hào)與數(shù)據(jù)格式

串行器對(duì)輸入的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行加擾，并與前向控制數(shù)據(jù)相結(jié)合，然后進(jìn)行編碼并以高于輸入字速率的倍數(shù)輸出為單比特流。解串器接收串行數(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：正常運(yùn)行時(shí)，串行器在視頻鏈路模式（SEREN = 1）下工作，視頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)通過串行鏈路傳輸。當(dāng)PCLK不可用時(shí)，可使用配置鏈路（SEREN = 0且CLINK = 1）對(duì)串行器、解串器和外設(shè)進(jìn)行設(shè)置。
2. 單/雙模式操作：?jiǎn)文Ｊ胶碗p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)備兼容，每個(gè)串行字序列化一個(gè)并行字；雙模式每個(gè)串行字序列化兩個(gè)半寬度并行字，并行字速率范圍比單模式提高2倍。
3. HS/VS編碼：默認(rèn)情況下，GMSL為HSYNC、VSYNC和DE（如果使用）分配視頻比特槽。通過HS/VS編碼，設(shè)備可對(duì)特殊數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼以同步信號(hào)，釋放額外的視頻比特槽。在高帶寬模式（HIBW = 1）下，HS/VS編碼默認(rèn)開啟。
4. 錯(cuò)誤檢測(cè)：串行鏈路的8b/10b編碼/解碼和1位奇偶校驗(yàn)可檢測(cè)串行鏈路上的錯(cuò)誤?？蛇x的6位CRC檢查可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕珪?huì)占用6個(gè)視頻比特（當(dāng)HIBW = 0時(shí)）。此外，還可通過設(shè)置LINE_CRC_EN = 1啟用32位視頻行CRC檢查。

（三）控制通道與寄存器編程

1. 前向控制通道：從串行器發(fā)送到解串器的控制數(shù)據(jù)通過前向控制通道傳輸，數(shù)據(jù)編碼為前向高速鏈路中的一個(gè)串行比特。解串后，前向控制通道數(shù)據(jù)從串行鏈路中提取。
2. 反向控制通道：從解串器發(fā)送到串行器的控制數(shù)據(jù)通過反向控制通道傳輸，數(shù)據(jù)編碼為一系列1μs脈沖，最大原始數(shù)據(jù)速率為1Mbps。高抗擾模式可在降低原始比特率至500kbps的情況下提高反向控制通道的魯棒性。
3. UART接口：UART接口與所有GMSL設(shè)備兼容，通過多個(gè)UART數(shù)據(jù)包在設(shè)備之間發(fā)送命令。設(shè)置I2CSEL = 0可使設(shè)備使用UART協(xié)議。
4. I2C接口：串行鏈路通過控制通道將串行器和解串器的I2C接口連接在一起。當(dāng)I2C主設(shè)備向鏈路的一側(cè)（本地側(cè)）發(fā)送命令時(shí)，控制通道將信息轉(zhuǎn)發(fā)到鏈路的另一側(cè)（遠(yuǎn)程側(cè)），允許單個(gè)微控制器配置串行器、解串器和外設(shè)。
5. 遠(yuǎn)程端操作：當(dāng)I2C主設(shè)備在本地從設(shè)備（直接連接到主設(shè)備的串行器/解串器）上發(fā)起通信時(shí)，遠(yuǎn)程側(cè)設(shè)備作為主設(shè)備，發(fā)送從本地側(cè)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)從連接到遠(yuǎn)程側(cè)設(shè)備的外設(shè)接收的數(shù)據(jù)。
6. 時(shí)鐘拉伸時(shí)序：I2C接口使用時(shí)鐘拉伸來(lái)為數(shù)據(jù)在串行鏈路上的轉(zhuǎn)發(fā)提供時(shí)間，主微控制器和任何連接的外設(shè)必須接受GMSL設(shè)備的時(shí)鐘拉伸。
7. 基于數(shù)據(jù)包的I2C：基于數(shù)據(jù)包的控制通道可增強(qiáng)控制通道的錯(cuò)誤處理能力，處理同時(shí)進(jìn)行的GPI/GPO和I2C傳輸，以及錯(cuò)誤檢測(cè)和重傳。

四、寄存器映射與配置

MAX96706的寄存器映射涵蓋了多個(gè)功能寄存器，用于配置設(shè)備的各種參數(shù)，如設(shè)備地址、工作模式、均衡設(shè)置、錯(cuò)誤檢測(cè)等。通過對(duì)這些寄存器的編程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)解串器的精確控制和優(yōu)化。

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，取決于應(yīng)用需求。使用較大的寬度（BWS = 1）可降低像素時(shí)鐘速率，而較小的寬度（BWS = 0）則允許更高的像素時(shí)鐘速率。

（二）總線數(shù)據(jù)寬度和速率

總線數(shù)據(jù)寬度取決于所選的模式，使用錯(cuò)誤檢測(cè)或雙模式（DBL = 1）時(shí)，可用總線寬度會(huì)減少?？偩€數(shù)據(jù)速率取決于BWS和DBL設(shè)置，可根據(jù)不同的總線寬度設(shè)置選擇合適的PCLK速率。

（三）交叉開關(guān)

默認(rèn)情況下，交叉開關(guān)將串行器輸入引腳DIN_和HS/VS（使用HV編碼時(shí)）連接到相應(yīng)的解串器輸出引腳DOUT_和HS/VS，當(dāng)串行器和解串器的DBL不匹配時(shí)，可使用相關(guān)表格將串行比特映射到交叉開關(guān)輸入。需要改變輸出引腳分配時(shí)，可對(duì)交叉開關(guān)進(jìn)行重新編程。

（四）控制通道接口

1. I2C：設(shè)置I2CSEL = 1可將控制通道配置為I2C - to - I2C模式，該模式使用時(shí)鐘拉伸來(lái)確保數(shù)據(jù)和確認(rèn)信息在鏈路上的傳輸。I2C接口支持9.6kbps至1Mbps的比特率，可通過編程I2C_MSTBT和SLV_SH位來(lái)匹配微控制器的I2C速率。
2. UART：設(shè)置I2CSEL = 0可將控制通道配置為UART或UART - to - I2C模式。在基本模式下，UART數(shù)據(jù)包控制串行器、解串器和連接的外設(shè)。UART - to - I2C轉(zhuǎn)換可使遠(yuǎn)程側(cè)設(shè)備通過UART與I2C外設(shè)通信，但I(xiàn)2C外設(shè)不能使用時(shí)鐘拉伸。

（五）電纜均衡器

默認(rèn)情況下，電纜均衡器啟用并設(shè)置為自適應(yīng)模式。可通過設(shè)置AEQ_EN = 0切換到手動(dòng)EQ模式，通過EQTUNE確定手動(dòng)EQ模式下的增益水平。設(shè)置EN_EQ = 0可禁用所有均衡（手動(dòng)或自動(dòng)）。

（六）ERRB輸出

解串器的ERRB輸出為開漏輸出，當(dāng)出現(xiàn)檢測(cè)到的錯(cuò)誤數(shù)量超過錯(cuò)誤閾值、控制通道重試次數(shù)達(dá)到最大值、測(cè)量的眼寬低于可編程閾值等情況時(shí)，該輸出將拉低。

（七）自動(dòng)錯(cuò)誤復(fù)位

默認(rèn)情況下，通過讀取解串器中的相應(yīng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器寄存器來(lái)復(fù)位錯(cuò)誤。自動(dòng)錯(cuò)誤復(fù)位可在ERR變低后約1μs清除錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器DET_ERR，但在PRBS測(cè)試模式下不運(yùn)行。

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）電路板布局

1. 電源電路和旁路：解串器的AVDD和DVDD為1.7V至1.9V，除串行輸入外，所有輸入和輸出的電源由1.7V至3.6V的IOVDD提供。適當(dāng)?shù)碾妷弘娫磁月穼?duì)于高頻電路的穩(wěn)定性至關(guān)重要。
2. 高頻信號(hào)處理：應(yīng)將LVCMOS邏輯信號(hào)和CML/同軸高速信號(hào)分開，以防止串?dāng)_。使用四層PCB，為電源、接地、CML/同軸和LVCMOS邏輯信號(hào)分別設(shè)置獨(dú)立的層。對(duì)于STP PCB走線，應(yīng)使其靠近以實(shí)現(xiàn)100Ω的差分特性阻抗。

（二）ESD保護(hù)

MAX96706具備符合人體模型、IEC 61000 - 4 - 2和ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)的ESD耐受性，所有引腳均經(jīng)過人體模型測(cè)試。

（三）與其他GMSL設(shè)備的兼容性

該設(shè)備可與MAX96705 - MAX96711系列設(shè)備配對(duì)使用，也可與任何GMSL設(shè)備互操作，但在使用某些功能時(shí)，需根據(jù)串行器的支持情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

七、總結(jié)

MAX96706作為一款專為汽車攝像頭應(yīng)用設(shè)計(jì)的14位GMSL解串器，具有豐富的功能和卓越的性能。其自適應(yīng)均衡、錯(cuò)誤檢測(cè)、多模式控制通道等特性，使其在汽車電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計(jì)汽車攝像頭系統(tǒng)時(shí)，工程師可以充分利用MAX96706的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的可靠性和性能。同時(shí)，在電路板布局、ESD保護(hù)等方面，也需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似解串器的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。