Conseils de conception et solutions pour la transmission de données des systèmes automobiles embarqués

Toute application impliquant une transmission de données à haut débit sur de longues distances nécessite des tests pour garantir une bonne qualité de lien. Le chipset SerDes Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) MAX9259/MAX9260 de ADI peut transmettre des données audio/vidéo à des débits allant jusqu'à 2,5Gbps sur un câble à paire torsadée unique jusqu'à 15 mètres de longueur.   Un des tests les plus simples pour la qualité du lien est le test de taux d'erreurs de bit (BER). L'émetteur envoie un modèle de données connu via le lien sériel, et le récepteur vérifie les données entrantes pour détecter d'éventuelles erreurs de bit. Un autre test est le diagramme de l'œil, qui représente graphiquement la qualité du lien. Les deux tests nécessitent de générer un modèle approprié et de le transmettre via le lien sériel. Bien qu'il existe plusieurs modèles de test disponibles, un choix courant est la séquence de bits pseudo-aléatoire longue (PRBS).   Le chipset MAX9259/MAX9260 intègre un générateur de PRBS interne et un vérificateur de BER, simplifiant ainsi le processus de test. Seuls une horloge parallèle et un port UART sont nécessaires pour programmer l'appareil. Le MAX9259 envoie un modèle de données PRBS 230 -- 1 (en mode 32 bits) ou 222 -- 1 (en mode 24 bits) via le lien sériel, et le MAX9260 vérifie les données reçues et enregistre le nombre d'erreurs de bit.   En général, obtenir une sortie PRBS depuis le sérialiseur nécessite de saisir des données sur toutes les entrées à sérialiser. Pour le MAX9259, cela signifie saisir des données sur les entrées vidéo, audio, et UART. En raison des différences significatives de taux de bits entre ces trois interfaces, cela peut rapidement devenir très complexe. Le MAX9259 inclut un générateur de PRBS interne qui peut être contrôlé via une commande unique UART.   Pour activer le mode PRBS pour les tests, vous pouvez exécuter la procédure de démarrage rapide dans le MAX9259EVKIT/MAX9260EVKIT pour vérifier que la carte du kit d'évaluation, le logiciel et les pilotes sont correctement installés et fonctionnent.   Le test BER est une méthode simple pour mesurer la qualité du lien. Une autre façon d'évaluer les performances du système est d'analyser l'ouverture du diagramme de l'œil. Cela fournit une représentation graphique de la qualité du lien et des informations sur la nature des imperfections du canal. Un oscilloscope numérique à large bande (en mode persistance infinie) peut être utilisé pour capturer le diagramme de l'œil du lien sériel du côté du désérialiseur d'un câble STP de 15 mètres. Les utilisateurs peuvent déterminer des problèmes d'adaptation d'impédance, de réflexions, de variations de synchronisation, et même des problèmes d'atténuation de fréquence par l'analyse du diagramme de l'œil.

Chipset sérialiseur/désérialiseur pour appareils vidéo numériques

Pour les applications de transmission de données embarquées dans les véhicules, ADI a introduit le chipset sérialiseur/désérialiseur à liaison unique MAX9259/MAX9260, qui intègre un canal de contrôle et est idéal pour les dispositifs vidéo numériques. Ces chipsets Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) offrent une fonctionnalité de spectre réparti et un canal de contrôle duplex intégral, utilisant la technologie GMSL de Maxim. Le sérialiseur MAX9259 fonctionne en combinaison avec le désérialiseur MAX9260 pour former une liaison série numérique complète, permettant une transmission de données vidéo, audio et de contrôle à haute vitesse.   Le MAX9259/MAX9260 autorise un débit maximal de données en charge utile de 3,125 Gbps lors de la transmission sur un câble paire torsadée blindée (STP) de 15 mètres. La fréquence maximale de l'horloge du bus pour les interfaces parallèles 24 bits et 32 bits peut atteindre respectivement 104 MHz et 78 MHz. La liaison série prend en charge des écrans allant de QVGA (320 x 240) à XGA (1280 x 768) ou deux écrans WVGA (2 x 854 x 480).   En mode 24 bits ou 32 bits, il traite des données 21 bits ou 29 bits via des entrées I2S supportant des largeurs de mot audio allant de 4 à 32 bits et des fréquences d'échantillonnage de 8 kHz à 192 kHz. Le canal de contrôle intégré forme une liaison UART différentielle duplex intégral de 100 kbps à 1 Mbps entre le sérialiseur et le désérialiseur. L'unité de contrôle électronique (ECU) ou le microcontrôleur (µC) hôte peut être placé du côté du MAX9259 (pour l'affichage vidéo) ou du côté du MAX9260 (pour la détection d'image). De plus, le canal de contrôle permet à l'ECU/µC de contrôler des périphériques distants via I2C (mode basique) ou un format UART duplex intégral défini par l'utilisateur (mode passage).   L'accentuation du pilote du sérialiseur MAX9259 et l'égalisation de canal du MAX9260 augmentent la longueur de la liaison et améliorent sa fiabilité. Le MAX9259/MAX9260 offre également une fonctionnalité de spectre réparti pour réduire les EMI sur les signaux de données série et parallèles en sortie. La liaison différentielle est conforme aux normes de protection ESD ISO 10605 et IEC 61000-4-2.   La tension d'alimentation principale pour le MAX9259/MAX9260 est respectivement de 1,8 V et 3,3 V. Les deux dispositifs fonctionnent avec des alimentations I/O allant de 1,8 V à 3,3 V. Le MAX9259/MAX9260 est disponible en boîtier TQFP 64 broches (10 mm x 10 mm) et TQFN 56 broches (8 mm x 8 mm x 0,75 mm) avec une plaque exposée. Les performances électriques sont garanties sur la plage de température automobile de -40°C à +105°C.   ADI propose également le kit d'évaluation MAX9259—MAX9259EVKIT—et le kit d'évaluation MAX9260—MAX9260EVKIT, fournissant des conceptions éprouvées pour évaluer le MAX9259 et le MAX9260 GMSL avec le spectre réparti et les canaux de contrôle duplex intégral. Le kit d'évaluation inclut également un logiciel compatible Windows®, offrant une interface utilisateur graphique (GUI) intuitive pour évaluer les performances du MAX9259 et du MAX9260. Le MAX9259GCB/V+ et le MAX9260GCB/V+ sont préinstallés sur chaque carte. Pour évaluer le GMSL complet, commandez le kit d'évaluation MAX9259 ainsi que son carte compagnon, le kit d'évaluation MAX9260.

Chipset de sérialisation/désérialisation avec lien unique et prise en charge HDCP

D'un autre côté, ADI a également introduit le chipset sérialiseur/désérialiseur à liaison unique MAX9263/MAX9264, qui intègre un canal de contrôle et est idéal pour les dispositifs vidéo numériques. Ces chipsets HDCP Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) étendent la technologie GMSL de Maxim pour prendre en charge le chiffrement High-Bandwidth Digital Content Protection (HDCP) pour la protection des données vidéo et audio des DVD et Blu-ray™. Le sérialiseur MAX9263 ou tout sérialiseur HDCP-GMSL, associé au désérialiseur MAX9264 ou à tout désérialiseur HDCP-GMSL, constitue une liaison série numérique pour transmettre des données de contrôle et des données vidéo et audio chiffrées en HDCP. GMSL est une technologie HDCP certifiée par Digital Content Protection (DCP), LLC.   Les signaux de liaison série sont en logique en mode courant (CML) couplée en courant alternatif utilisant le codage 8b/10b. Pour permettre l'utilisation de câbles plus longs, le sérialiseur offre une pré-accentuation/désaccentuation programmable, et le désérialiseur offre un égaliseur de canal programmable. Les dispositifs GMSL proposent une fonctionnalité de spectre étalé programmable sur les sorties série (sérialiseur) et parallèles (désérialiseur). Les entrées et sorties de liaison série respectent les normes ESD ISO 10605 et IEC 61000-4-2. La tension d'alimentation principale du sérialiseur est de 1,8V; celle du désérialiseur est de 3,3V; et l'alimentation de l'I/O varie de 1,8V à 3,3V. Les deux dispositifs sont disponibles en boîtiers TQFP à 64 broches avec un pad exposé et fonctionnent sur une plage de températures automobile de -40°C à +105°C.

Sérialiseur/désérialiseur de liaison série avec interface système LVDS

Les serialiseurs/désérialiseurs HDCP Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) MAX9265/MAX9266 d'ADI avec interface système LVDS intègrent un canal de contrôle et sont idéaux pour les systèmes vidéo numériques. Le serialiseur GMSL MAX9265 offre une interface système LVDS et un cryptage HDCP pour la protection des contenus de données vidéo et audio DVD et Blu-ray™. Le serialiseur peut être associé à n'importe quel désérialiseur GMSL HDCP pour former une liaison série numérique permettant de transmettre des données de contrôle ainsi que des données vidéo et audio chiffrées HDCP.   Les signaux de la liaison série sont couplés en AC avec CML en utilisant un codage 8b/10b. Pour permettre l'utilisation de câbles plus longs, le serialiseur offre un driver préaccentuation/désaccentuation programmable ; pour réduire les EMI, il propose une fonctionnalité de spectre étalé programmable sur la sortie série. La sortie série répond aux normes ESD ISO 10605 et IEC 61000-4-2. Le serialiseur/désérialiseur fonctionne avec une alimentation de cœur de 1,8V, une alimentation I/O de 1,8V à 3,3V et une alimentation LVDS de 3,3V. L'appareil est disponible en boîtier TQFP 48 broches avec pad exposé et fonctionne dans une plage de températures automobiles comprise entre -40 °C et +105 °C.

Désérialiseur de liaison série avec interface système LVDS et canal de contrôle intégré

Le MAX9268 est un désérialiseur Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) avec une interface système LVDS et un canal de contrôle intégré, idéal pour les produits vidéo numériques. Le désérialiseur MAX9268 utilise la technologie GMSL de Maxim et offre une interface système LVDS, réduisant efficacement le nombre de broches et la taille du boîtier. L’appareil peut être associé à n’importe quel sérialiseur GMSL pour former un lien série numérique complet, permettant une transmission de données vidéo, audio et de contrôle bidirectionnelle à haute vitesse.   Le MAX9268 permet un débit maximal de données en charge utile de 2,5Gbps lors de la transmission sur un câble blindé à paires torsadées (STP) de 15 mètres. La fréquence d’horloge de sortie maximale du désérialiseur peut atteindre 104MHz (mode LVDS 3 canaux) ou 78MHz (mode LVDS 4 canaux). Le lien série prend en charge les panneaux d’affichage couleur 24 bits allant de QVGA (320 x 240) à WXGA (1280 x 800) et même des résolutions supérieures.   En mode 3 canaux, il génère un signal d’horloge LVDS et trois voies de signaux comprenant des données LVDS (21 bits), des signaux de contrôle UART et un canal audio I2S. En mode 4 canaux, il génère un signal d’horloge LVDS et quatre voies de signaux comprenant des données LVDS (28 bits), des signaux de contrôle UART, un canal audio I2S et une sortie de contrôle auxiliaire.   L’interface standard I2S consiste en trois sorties audio, prenant en charge des fréquences d’échantillonnage de 8kHz à 192kHz et des longueurs de mots audio de 4 à 32 bits. Le canal de contrôle intégré forme un lien UART différentiel full-duplex de 100kbps à 1Mbps entre le sérialiseur et le désérialiseur. L’unité de contrôle électronique (ECU) ou le microcontrôleur (µC) peut être placé du côté du sérialiseur du lien (généralement pour l’affichage vidéo) ou du côté du MAX9268 (généralement pour la détection d’image), ou des deux côtés.   De plus, le canal de contrôle permet le contrôle ECU/µC de périphériques distants tels que le contrôle du rétroéclairage, la correction gamma de niveaux de gris, les modules caméra et les écrans tactiles. La communication en mode de base avec les périphériques utilise le format I2C ou UART GMSL. En outre, le MAX9268 présente un mode bypass qui utilise un format UART personnalisé pour une communication full-duplex.   La pré-accentuation du pilote du sérialiseur GMSL combinée à l’égaliseur de canal du MAX9268 permet d’étendre efficacement la distance du lien et d’améliorer sa fiabilité. La fonctionnalité de spectre étalé réduit les EMI sur les sorties LVDS et les sorties de contrôle du MAX9268. L’entrée série est conforme aux normes de protection ESD ISO 10605 et IEC 61000-4-2. L’alimentation principale du MAX9268 est de 3,3V, et l’alimentation I/O varie de 1,8V à 3,3V. Le MAX9268 est disponible dans un boîtier TQFP à 48 broches (7 mm x 7 mm) avec pad exposé et fonctionne dans la plage de températures automobile de -40 °C à +105 °C.

Conclusion

La conception de la transmission de données pour les systèmes automobiles embarqués doit équilibrer vitesse élevée, faible latence, stabilité et sécurité. À mesure que les véhicules deviennent de plus en plus électroniques et intelligents, garantir une transmission de données rapide et précise est essentiel. Des solutions de transmission de données plus rapides et plus sécurisées permettront aux véhicules intelligents de progresser davantage vers l'efficacité et la connectivité. Les solutions de sérialiseur/désérialiseur ADI introduites dans cet article répondent aux exigences strictes des systèmes modernes à haut débit de données, assurant un fonctionnement stable des systèmes embarqués.