解析DS90UB633A-Q1：汽车摄像头应用的理想之选

在汽车电子飞速发展的今天，摄像头系统在汽车安全和辅助驾驶中扮演着至关重要的角色。而DS90UB633A-Q1作为一款专为汽车摄像头设计的串行器，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为了工程师们的热门选择。今天，我们就来深入剖析这款器件。

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器件概述

DS90UB633A-Q1符合面向汽车应用的AEC-Q100标准，工作温度范围为 -40°C至 +105°C，能适应各种恶劣的汽车环境。它提供了具有高速正向通道和双向控制通道的FPD-Link III接口，可在单一同轴电缆或差分对上实现数据传输。该器件非常适用于驱动需要高达12位像素深度、2个同步信号以及双向控制通道总线的视频数据，能有效简化系统设计，降低成本。

核心特性亮点

灵活的像素时钟支持

支持56.25MHz至100MHz的输入像素时钟，并且可编程数据有效载荷。在8/10位有效载荷时，时钟频率范围为75MHz至100MHz；12位有效载荷时，时钟频率范围为56.25MHz至100MHz。这种灵活性使得它能够适配不同类型的摄像头，满足多样化的应用需求。

嵌入式时钟技术优势

凭借德州仪器（TI）的嵌入式时钟技术，可在单一差分对上进行透明的全双工通信，运载不对称的双向控制通道信息。这一技术消除了并行数据与时钟路径间的偏差，简化了印刷电路板（PCB）走线和电缆上的宽数据总线传输，大大节省了系统成本，减少了PCB层数、电缆宽度以及连接器尺寸和引脚数量。

稳健的传输能力

能够驱动长达15m的同轴或屏蔽双绞线（STP）电缆，并且支持稳健的同轴电缆供电（PoC）运行，这对于汽车摄像头通常位于保险杠或后备箱等远程位置的应用场景非常重要，可有效减少布线成本。

丰富的GPIO接口

提供4个专用通用输入/输出（GPIO），可用于实现各种控制和通信功能，增强了系统的扩展性和灵活性。

关键规格参数

绝对最大额定值

在电源电压方面，V(VDDPLL)、VDDT、VDCMIJ、V(VDDD)的范围为 -0.3V至2.5V，V(VDDIo)为 -0.3V至4V。同时，对LVCMOS输入电压、FPD-Link III电压、结温以及存储温度等都有明确的限制，使用时需严格遵守，以确保器件的安全和可靠性。

ESD 评级

具有良好的静电放电（ESD）防护能力，人体模型（HBM）的ESD分类等级为3B，可达 +8000V；带电设备模型（CDM）的不同引脚也有相应的防护等级，能有效抵御静电干扰。

推荐工作条件

在推荐工作条件下，电源电压、LVCMOS 电源电压、电源噪声等都有明确的范围要求。例如，V(VDD_n)为1.71V至1.89V，不同的V(VDDIo)值也有对应的工作范围。同时，对电源噪声也有严格的限制，以保证器件的稳定运行。

功能特性详解

串行帧格式

高速正向通道由28位数据组成，包含视频数据、同步信号、I2C和奇偶位。数据经过随机化、平衡和加扰处理，优化了在AC耦合链路上的信号传输。在12位模式和10位模式下，28位帧结构内部会发生变化，但对用户是无缝的。双向控制通道数据与高速正向数据一起在单条串行链路上传输，实现了全双工低速率的前后向通信，且不依赖视频消隐阶段。

线速率计算

不同模式下的线速率计算方式不同。在12位模式下，线速率 = f_PCLK × (2 / 3) × 28；在10位模式下，线速率 = f_PCLK / 2 × 28。例如，当f_PCLK = 100MHz时，12位模式下线速率为1.87Gbps，10位模式下线速率为1.40Gbps。

错误检测

芯片组提供了强大的错误检测功能，可验证长距离传输和接收过程中的数据完整性。通过在正向通道设置1个奇偶位和在反向通道设置4个循环冗余校验（CRC）位，可对双向控制通道数据和并行视频/同步数据进行错误检测，并将检测到的错误数量存储在串行器和反串行器的8位寄存器中，方便用户进行监控和处理。

多摄像头同步

对于需要多摄像头帧同步的应用，可使用通用输入/输出（GPIO）引脚传输控制信号来实现同步。系统控制器需提供场同步输出，摄像头需设置为接受辅助同步输入。不过，这种同步方式存在一定的非确定性延迟，最大延迟（t1）为32µs，GPIO信号到达不同摄像头的最大时间差（t2）为23µs，使用时需注意验证系统的时序规格。

通用I/O（GPIO）描述

当芯片组以成像器的像素时钟为参考时钟源运行时，串行器上有4个GPO，反串行器上有4个GPIO。GPO可配置为反串行器GPIOs输入信号的输出，也可作为串行器本地寄存器的输出。当以外部振荡器为参考时钟时，GPO3自动配置为外部时钟输入，GPO2配置为分频时钟输出，供成像器作为参考时钟。GPIO的最大切换速率可达66kHz。

LVCMOS V(VDDIO) 选项

串行器输入可用户配置为1.8V、2.8V或3.3V，以提供与不同系统接口的兼容性，增强了器件的通用性。

像素时钟边缘选择

通过TRFB/RRFB寄存器可选择像素时钟的边缘。对于串行器，该寄存器决定数据锁存的边缘；对于反串行器，决定数据选通的边缘，为用户提供了灵活的时钟控制方式。

电源管理

通过PDB输入引脚可使器件进入电源关闭模式或启用模式。当PDB = HIGH时，串行器启用；当PDB = LOW时，串行器进入电源关闭模式，PLL关闭，IDD最小化，且编程控制寄存器数据不保留，将重置为默认值。

应用与实现要点

电源过同轴（PoC）

该芯片组允许视频数据、双向控制通道和电源通过单根同轴电缆传输，有效减少了汽车摄像头系统的布线成本。具体可参考应用报告“Sending Power Over Coax in DS90UB933 Designs”获取更多详细信息。

上电要求和PDB引脚

PDB引脚从LOW到HIGH的转换必须在V(VDDIO)和V(VDD_n)电源达到所需工作电压水平之后进行。建议尽可能通过处理器GPIO直接控制PDB时序，若无法直接控制，可使用RC滤波网络将PDB引脚连接到电源轨，以确保正确的上电时序。同时，GPO2在PDB变高时应保持低电平，具体的时序约束可参考相关图表和表格。

AC耦合

SER/DES仅支持通过集成的DC平衡解码方案实现AC耦合互连。在FPD-Link III信号路径中，必须串联外部AC耦合电容。对于使用单端50-Ω同轴电缆的应用，未使用的数据引脚（DOUT–、RIN–）必须使用0.047-µF电容并通过50-Ω电阻进行端接。为减少封装寄生效应导致的信号质量下降，应使用最小可用封装的AC耦合电容。

传输介质

芯片组适用于通过屏蔽同轴电缆进行点对点配置，也可使用STP进行传输。串行器和反串行器提供内部端接，以最小化阻抗不连续性。互连电缆和连接器的差分阻抗应为100Ω，单端阻抗应为50Ω。电缆的最大长度取决于电缆质量、连接器、电路板以及电气环境等因素，可通过监测串行数据流的差分眼图来评估传输介质接收端的信号质量。

设计建议

电源供应

器件设计为从1.8V的输入核心电压电源供电。部分器件为电路的不同部分提供单独的电源和接地端子，以隔离不同部分的开关噪声影响。通常不需要在PCB上设置单独的平面，但在某些情况下，可使用外部滤波器为PLL等敏感电路提供干净的电源。同时，要注意补偿电路板级的DC压降，确保施加在V(VDDIO)或其他电源上的电压符合要求。

布局设计

在设计电路板布局和堆叠时，要为串行器/反串行器器件提供低噪声的电源馈送。良好的布局实践应将高频或高电平输入输出分开，以减少杂散噪声拾取、反馈和干扰。建议使用至少四层板，设置电源和接地平面，并将LVCMOS信号远离差分线，以防止耦合。对于FPD-Link III信号迹线和PoC滤波器的布线，要特别注意，确保信号质量和系统稳定性。

DS90UB633A-Q1以其出色的性能、丰富的功能和良好的兼容性，为汽车摄像头应用提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，工程师们需要深入理解其特性和规格参数，严格遵守应用和布局要求，以充分发挥该器件的优势，设计出高效、可靠的汽车摄像头系统。你在使用DS90UB633A-Q1过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。