深入解析DS90UB947-Q1：1080p OpenLDI到FPD-Link III的桥梁

在当今高速发展的电子科技领域，数据传输的高效性和稳定性至关重要。DS90UB947-Q1作为一款专为汽车应用设计的OpenLDI到FPD-Link III的桥接设备，在视频传输方面展现出了卓越的性能。今天，我们就来深入剖析这款设备，探讨它的特点、应用以及设计要点。

文件下载：ds90ub947-q1.pdf

1. 概述

DS90UB947-Q1经过AEC-Q100认证，适用于汽车应用，工作温度范围为 -40°C至 +105°C。它能够将OpenLDI输入的视频数据（支持高达WUXGA和1080p60分辨率，24位色深）进行序列化，通过FPD-Link III接口传输。结合DS90UB940-Q1/DS90UB948-Q1解串器，可通过低成本的50-Ω单端同轴电缆或100Ω差分屏蔽双绞线（STP）电缆，提供单通道或双通道高速串行数据流。

2. 核心特性

2.1 高速视频传输

支持高达170 MHz的时钟频率，适用于WUXGA (1920x1200)和1080p60分辨率，24位色深的视频传输。单通道和双通道FPD-Link III输出模式，单通道支持高达96-MHz像素时钟，双通道支持高达170-MHz像素时钟，满足不同的应用需求。

2.2 音频支持

支持通过外部I2S接口接收多通道音频。音频数据在传输过程中进行加密，并通过FPD-Link III接口传输，由解串器进行再生，确保音频质量。

2.3 灵活的接口配置

单通道和双通道OpenLDI (LVDS)接收器，可配置为18位RGB或24位RGB。高速反向通道支持高达2 Mbps的GPIO，方便进行控制和状态反馈。

2.4 通信接口

支持I2C (主/从)，具有1-Mbps快速模式+，以及SPI直通接口，便于与其他设备进行通信和配置。

2.5 兼容性与稳定性

与DS90UB926Q-Q1和DS90UB928Q-Q1 FPD-Link III解串器向后兼容。支持长达15米的电缆传输，并具备自动温度和老化补偿功能，确保在不同环境条件下的稳定性能。

3. 功能模块与工作模式

3.1 功能模块

DS90UB947-Q1的功能模块包括OpenLDI输入模块、FPD-Link III输出模块、控制模块和音频处理模块等。这些模块协同工作，实现视频和音频数据的高效传输和处理。其中，FPD-Link III接口支持视频和音频数据传输以及全双工控制，包括I2C和SPI通信，通过两条差分对整合视频数据和控制信号，减少了互连尺寸和重量，简化了系统设计。同时，采用低电压差分信号、数据加扰和随机化技术，有效降低了电磁干扰（EMI）。

3.2 工作模式

• 单通道模式：将视频通过单个FPD-Link III传输到单个接收器。与DS90UB940-Q1/DS90UB948-Q1配合使用时，24位视频支持高达96MHz的频率；在低于85MHz的频率下，与DS90UB926Q-Q1/DS90UB928Q-Q1兼容。
• 双通道模式：FPD-Link III TX将单个视频流分割，在两个下游链路中交替发送像素。接收器必须是DS90UB948-Q1或DS90UB940-Q1，能够接收双流视频，支持高达170MHz的OpenLDI时钟频率，适用于全1080p视频传输。
• 复制模式：FPD-Link III TX作为1:2中继器，将相同的视频（高达85MHz，24位色深）传送至每个接收器。当连接到两个独立的解串器时，可自动配置为该模式。

4. 设计要点

4.1 电源设计

设备为不同部分的电路提供了独立的电源和接地引脚，以隔离不同部分电路之间的开关噪声影响。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。电源上电斜坡应快于1.5 ms，且呈单调上升。PDB引脚需要连接一个大电容，以确保在所有电源引脚达到推荐工作电压后，PDB信号才到达。当PDB引脚拉高到VDDIo时，需要一个10-kΩ上拉电阻和一个大于10-μF的电容接地，以延迟PDB输入信号的上升。

4.2 布局设计

4.2.1 电源布局

使用至少四层板，其中包含电源层和接地层。将LVCMOS信号与LVDS线路分开，防止LVCMOS线路对LVDS线路产生耦合干扰。对于LVDS互连，建议使用100 Ω的紧密耦合差分线，这种线路有助于确保耦合噪声以共模形式出现，从而被接收器抑制，同时减少辐射。

4.2.2 电容选择与布局

外部旁路电容应包括RF陶瓷电容和钽电解电容。RF电容值范围为0.01 μF至10 μF，钽电容值范围为2.2-μF至10-μF，钽电容的额定电压应至少为所使用电源电压的5倍。推荐使用MLCC表面贴装电容，因其寄生特性较小。当每个电源引脚使用多个电容时，应将较小值的电容靠近引脚放置。在电源入口处，建议使用一个大容量电容（通常为50μF至100μF），以平滑低频开关噪声。

4.2.3 接地设计

对于DS90UB947-Q1，只需要一个公共接地平面来连接所有与设备相关的接地引脚。从设备中心DAP到接地平面至少需要9个热过孔，这些过孔用于将设备接地连接到PCB接地平面，同时将封装暴露焊盘的热量传导到PCB接地平面。

4.3 高速互连设计

在高速FPD–Link III传输中，使用100-Ω耦合差分对，并遵循S/2S/3S规则进行间距设计（S为差分对之间的间距，2S为差分对之间的间距，3S为与LVCMOS信号的间距）。尽量减少过孔数量，使用差分连接器（当线速度高于500Mbps时），保持走线平衡，最小化差分对内的 skew，并尽可能靠近TX输出和RX输入进行端接。更多详细的高速互连指导可参考AN-1108 Channel-Link PCB and Interconnect Design-In Guidelines (SNLA008)和Transmission Line RAPIDESIGNER Operation and Applications Guide (SNLA035)。

5. 应用案例

DS90UB947-Q1主要应用于汽车信息娱乐系统，如IVI主机和HMI模块、后座娱乐系统、数字仪表盘以及安全和监控摄像头等。在这些应用中，它能够稳定地传输高清视频和音频数据，为用户提供优质的视听体验。

6. 总结

DS90UB947-Q1以其出色的视频和音频传输能力、灵活的接口配置以及良好的兼容性和稳定性，成为汽车电子领域中视频传输的理想选择。在设计过程中，合理的电源设计、布局设计和高速互连设计是确保设备性能的关键。希望通过本文的介绍，能帮助电子工程师更好地理解和应用DS90UB947-Q1，为汽车电子系统的设计带来更多的创新和可能性。

你在使用DS90UB947-Q1的过程中遇到过哪些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解！