차량 내 자동차 시스템 데이터 전송을 위한 설계 팁 및 솔루션

장거리 고속 데이터 전송과 관련된 모든 애플리케이션에서는 높은 링크 품질을 보장하기 위해 테스트가 필요합니다. ADI의 MAX9259/MAX9260 Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) SerDes 칩셋은 15미터 길이의 단일 트위스티드 페어 케이블을 통해 최대 2.5Gbps의 페이로드 전송 속도로 오디오/비디오 데이터를 전송할 수 있습니다.
 
링크 품질을 테스트하는 가장 간단한 방법 중 하나는 비트 오류율(BER) 테스트입니다. 송신기는 직렬 링크를 통해 알려진 데이터 패턴을 전송하며, 수신기는 들어오는 데이터에서 비트 오류를 확인합니다. 또 다른 테스트는 링크 품질을 그래픽적으로 표현하는 아이 다이어그램 분석입니다. 두 테스트 모두 적절한 패턴을 생성하고 이를 직렬 링크를 통해 전송하는 것이 필요합니다. 사용 가능한 다양한 테스트 패턴 중 일반적으로 긴 의사랜덤 비트 시퀀스(PRBS)가 선택됩니다.
 
MAX9259/MAX9260 칩셋은 내부 PRBS 생성기와 BER 체크기를 포함하고 있어 테스트 과정을 단순화합니다. 디바이스를 프로그래밍하기 위해서는 병렬 클럭과 UART 포트만 필요합니다. MAX9259는 직렬 링크를 통해 230 -- 1 (32비트 모드) 또는 222 -- 1 (24비트 모드) PRBS 데이터 패턴을 전송하며, MAX9260은 수신된 데이터를 점검하고 비트 오류 수를 기록합니다.
 
일반적으로, 직렬화기에서 PRBS 출력을 얻으려면 직렬화될 모든 입력에 데이터를 입력해야 합니다. MAX9259의 경우, 비디오, 오디오, UART 입력에 데이터를 입력하는 것을 의미합니다. 이 세 인터페이스 간의 비트 속도 차이가 상당히 크기 때문에 이는 쉽게 복잡해질 수 있습니다. MAX9259는 단일 UART 명령을 통해 제어할 수 있는 내부 PRBS 생성기를 포함하고 있습니다.
 
테스트를 위한 PRBS 모드를 활성화하려면, MAX9259EVKIT/MAX9260EVKIT의 퀵 스타트 절차를 실행하여 평가 키트 보드, 소프트웨어 및 드라이버가 올바르게 설치되고 실행 중인지 확인할 수 있습니다.
 
BER 테스트는 링크 품질을 측정하는 간단한 방법입니다. 시스템 성능을 평가하는 또 다른 방법은 아이 다이어그램 개구를 분석하는 것입니다. 이는 링크 품질에 대한 그래픽적인 표현을 제공하며 채널 불완전성의 본질에 대한 통찰을 제공합니다. 고대역폭 디지털 오실로스코프(무한 지속 모드에서)를 사용하여 15미터 STP 케이블의 디세리얼라이저 쪽에서 직렬 링크의 아이 다이어그램을 캡처할 수 있습니다. 사용자는 아이 다이어그램 분석을 통해 임피던스 불일치, 반사, 타이밍 변동, 심지어 주파수 감쇠 문제까지 결정할 수 있습니다.

디지털 비디오 장치를 위한 Serializer/deserializer 칩셋

차량 내 데이터 전송 애플리케이션을 위해 ADI는 제어 채널을 통합하고 디지털 비디오 장치에 적합한 MAX9259/MAX9260 단일 링크 직렬화를 제공하는 칩셋을 도입했습니다. 이러한 Gigabit 멀티미디어 직렬 링크(GMSL) 칩셋은 분산 스펙트럼 기능과 전이중 제어 채널을 제공하며, Maxim의 GMSL 기술을 활용합니다. MAX9259 직렬화 장치는 MAX9260 역직렬화 장치와 협력하여 완전한 디지털 직렬 링크를 형성하여 고속 비디오, 오디오 및 제어 데이터를 전송할 수 있습니다.   MAX9259/MAX9260은 15미터 차폐 꼬임쌍(STP) 케이블을 통해 전송할 때 최대 3.125Gbps의 직렬 페이로드 데이터 속도를 허용합니다. 24비트와 32비트 병렬 인터페이스의 최대 버스 클럭은 각각 104MHz와 78MHz까지 도달할 수 있습니다. 직렬 링크는 QVGA(320 x 240)에서 XGA(1280 x 768) 또는 듀얼 스크린 WVGA(2 x 854 x 480)에 이르는 디스플레이 패널을 지원합니다.   24비트 또는 32비트 모드에서는 21비트 또는 29비트 데이터를 처리하며, I2S 입력을 통해 4비트에서 32비트 오디오 워드 폭 및 8kHz에서 192kHz의 샘플링 속도를 지원합니다. 내장된 제어 채널은 직렬화 장치와 역직렬화 장치 간의 전이중, 100kbps에서 1Mbps 차동 UART 링크를 형성합니다. 호스트 전자 제어 유닛(ECU) 또는 마이크로컨트롤러(µC)는 MAX9259 쪽(비디오 디스플레이용) 또는 MAX9260 쪽(이미지 감지용)에 배치될 수 있습니다. 또한, 제어 채널은 I2C(기본 모드) 또는 사용자 정의 전이중 UART 형식(바이패스 모드)을 통해 원격 주변 장치의 ECU/µC 제어를 가능하게 합니다.   MAX9259 직렬화 장치의 드라이버 프리엠퍼시스와 MAX9260의 채널 이퀄라이제이션은 링크 길이를 확장하고 링크 신뢰성을 개선합니다. MAX9259/MAX9260은 직렬 및 병렬 출력 데이터 신호에서 EMI를 줄이기 위해 분산 스펙트럼 기능을 제공합니다. 차동 링크는 ISO 10605 및 IEC 61000-4-2 ESD 보호 표준을 준수합니다.   MAX9259/MAX9260의 코어 공급 전압은 각각 1.8V 및 3.3V입니다. 두 장치는 I/O 공급 전압 범위가 1.8V에서 3.3V까지 작동합니다. MAX9259/MAX9260은 노출 패드가 있는 64핀 TQFP(10mm x 10mm) 및 56핀 TQFN(8mm x 8mm x 0.75mm) 패키지로 제공됩니다. 그들의 전기적 성능은 -40°C에서 +105°C에 이르는 자동차 작동 온도 범위에서 보장됩니다.   ADI는 MAX9259 평가 키트—MAX9259EVKIT—와 MAX9260 평가 키트—MAX9260EVKIT을 제공하여 분산 스펙트럼 및 전이중 제어 채널을 갖춘 MAX9259 및 MAX9260 GMSL을 평가하기 위한 검증된 설계를 제공합니다. 평가 키트는 또한 Windows® 호환 소프트웨어를 포함하여 MAX9259 및 MAX9260의 성능을 평가하기 위한 사용자 친화적인 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 제공합니다. MAX9259GCB/V+과 MAX9260GCB/V+는 각각의 보드에 사전 설치되어 있습니다. 전체 GMSL을 평가하려면 MAX9260 평가 키트와 동반 보드와 함께 MAX9259 평가 키트를 주문하십시오.

HDCP 지원 단일 링크 직렬화/비직렬화 칩셋

한편, ADI는 디지털 비디오 장치에 이상적인 제어 채널이 통합된 MAX9263/MAX9264 단일 링크 직렬화기/비직렬화기 칩셋도 도입했습니다. 이러한 HDCP 기가비트 멀티미디어 직렬 링크(GMSL) 직렬화기/비직렬화기 칩셋은 Maxim의 GMSL 기술을 확장하여 DVD 및 Blu-ray™의 비디오 및 오디오 데이터 보호를 위한 고대역폭 디지털 콘텐츠 보호(HDCP) 암호화를 지원합니다. MAX9263 직렬화기 또는 모든 HDCP-GMSL 직렬화기는 MAX9264 비직렬화기 또는 모든 HDCP-GMSL 비직렬화기와 쌍을 이루어 제어 데이터와 HDCP 암호화된 비디오 및 오디오 데이터를 전송하는 디지털 직렬 링크를 형성합니다. GMSL은 Digital Content Protection (DCP), LLC 인증을 받은 HDCP 기술입니다.   직렬 링크 신호는 8b/10b 코딩을 사용하는 AC 결합 전류 모드 논리(CML)입니다. 더 긴 케이블을 구동하기 위해 직렬화기는 프로그래밍 가능한 사전 강조/감소 기능을 제공하며, 비직렬화기는 프로그래밍 가능한 채널 이퀄라이저를 제공합니다. GMSL 디바이스는 직렬(직렬화기) 및 병렬(비직렬화기) 출력에서 프로그래밍 가능한 스프레드 스펙트럼 기능을 제공합니다. 직렬 링크 입력 및 출력은 ISO 10605 및 IEC 61000-4-2 ESD 표준을 충족합니다. 직렬화기의 코어 공급 전압은 1.8V이고, 비직렬화기의 코어 공급 전압은 3.3V이며, I/O 공급 전압은 1.8V에서 3.3V입니다. 두 디바이스는 노출 패드가 있는 64핀 TQFP 패키지로 제공되며 -40°C에서 +105°C의 자동차 온도 범위에서 작동합니다.

LVDS 시스템 인터페이스를 갖춘 시리얼 링크 직렬화/비직렬화 장치

ADI의 MAX9265/MAX9266 HDCP Gigabit Multimedia Serial Link (GMSL) 직렬화기/비직렬화기는 LVDS 시스템 인터페이스와 제어 채널을 통합하며 디지털 비디오 시스템에 적합합니다. MAX9265 GMSL 직렬화기는 LVDS 시스템 인터페이스 및 DVD와 Blu-ray™ 비디오 및 오디오 데이터를 보호하기 위한 HDCP 암호화를 특징으로 합니다. 이 직렬화기는 HDCP GMSL 비직렬화기와 연결하여 제어 데이터와 HDCP 암호화된 비디오 및 오디오 데이터를 전송하는 디지털 직렬 링크를 형성할 수 있습니다.   직렬 링크 신호는 8b/10b 코딩을 사용하는 AC 결합 CML입니다. 더 긴 케이블을 구동하기 위해 직렬화기는 프로그래밍 가능한 드라이버 프리-인지 강조/비강조를 제공합니다. EMI를 감소시키기 위해 직렬 출력에서 프로그래밍 가능한 스프레드 스펙트럼 기능을 제공합니다. 직렬 출력은 ISO 10605 및 IEC 61000-4-2 ESD 표준을 준수합니다. 직렬화기/비직렬화기는 1.8V 코어 공급, 1.8V에서 3.3V I/O 공급, 그리고 3.3V LVDS 공급으로 작동합니다. 이 장치는 패드가 노출된 48핀 TQFP 패키지로 제공되며 -40°C에서 +105°C까지의 자동차 온도 범위에서 작동합니다.

LVDS 시스템 인터페이스 및 통합 제어 채널을 갖춘 시리얼 링크 디시리얼라이저

MAX9268은 LVDS 시스템 인터페이스 및 통합 제어 채널을 갖춘 기가비트 멀티미디어 직렬 링크(GMSL) 디시리얼라이저로, 디지털 비디오 제품에 이상적입니다. MAX9268 디시리얼라이저는 Maxim의 GMSL 기술을 활용하며 LVDS 시스템 인터페이스를 특징으로 하여 핀 수와 패키지 크기를 효과적으로 줄입니다. 이 장치는 모든 GMSL 시리얼라이저와 페어링하여 고속 비디오, 오디오 및 양방향 제어 데이터 전송을 가능하게 하는 완전한 디지털 직렬 링크를 형성할 수 있습니다.   MAX9268은 최대 15미터의 실드 트위스트 페어(STP) 케이블을 통해 전송 시 최대 2.5Gbps의 직렬 페이로드 데이터 전송 속도를 제공합니다. 디시리얼라이저의 최대 출력 클럭 속도는 104MHz(3채널 LVDS) 또는 78MHz(4채널 LVDS)에 도달할 수 있습니다. 직렬 링크는 QVGA(320 x 240)에서 WXGA(1280 x 800) 및 그 이상의 해상도까지 24비트 색상 디스플레이 패널을 지원합니다.   3채널 모드에서는 LVDS 클럭 신호와 21비트 LVDS 데이터, UART 제어 신호, 하나의 I2S 오디오 채널로 구성된 세 개의 신호 레인을 출력합니다. 4채널 모드에서는 LVDS 클럭 신호와 28비트 LVDS 데이터, UART 제어 신호, I2S 오디오 채널 및 보조 제어 출력을 포함하는 네 개의 신호 레인을 출력합니다.   표준 I2S 인터페이스는 샘플링 속도 8kHz에서 192kHz까지, 오디오 워드 길이 4비트에서 32비트까지 지원하는 세 개의 오디오 출력을 포함합니다. 내장 제어 채널은 시리얼라이저와 디시리얼라이저 간의 100kbps에서 1Mbps까지 풀 듀플렉스 차동 UART 링크를 형성합니다. 전자 제어 장치(ECU) 또는 마이크로컨트롤러(µC)는 링크의 시리얼라이저 쪽(일반적으로 비디오 디스플레이용) 또는 MAX9268 쪽(일반적으로 이미지 감지용)에 위치할 수 있으며, 또는 양쪽에 모두 있을 수 있습니다.   또한, 제어 채널은 백라이트 제어, 그레이스케일 감마 보정, 카메라 모듈 및 터치스크린과 같은 원격 주변 장치에 대한 ECU/µC 제어를 가능하게 합니다. 주변 장치와의 기본 모드 통신은 I2C 또는 GMSL UART 형식을 사용합니다. 더불어, MAX9268은 완전 이중 통신용 커스텀 UART 형식을 사용하는 바이패스 모드를 특징으로 합니다.   GMSL 시리얼라이저의 드라이버 프리엠퍼시스와 MAX9268의 채널 이퀄라이저의 조합은 링크 거리를 효과적으로 연장하고 링크 안정성을 향상시킵니다. 스프레드 스펙트럼 기능은 MAX9268의 LVDS 출력 및 제어 출력에서 EMI를 감소시킵니다. 직렬 입력은 ISO 10605 및 IEC 61000-4-2 ESD 보호 표준을 준수합니다. MAX9268의 코어 전원 공급은 3.3V이고, I/O 전원 공급은 1.8V에서 3.3V 사이입니다. MAX9268은 48핀 TQFP 패키지(7mm x 7mm)의 익스포즈드 패드와 차량용 온도 범위 -40°C에서 +105°C에서 작동합니다.

결론

차량 내 자동차 시스템의 데이터 전송 설계는 고속, 낮은 대기 시간, 안정성 및 보안을 균형 있게 유지해야 합니다. 차량이 점점 더 전자적이고 지능적으로 변함에 따라 빠르고 정확한 데이터 전송을 보장하는 것이 중요합니다. 더 빠르고 안전한 데이터 전송 솔루션은 스마트 차량을 효율성과 연결성으로 더 나아가게 할 것입니다. 본 기사에서 소개하는 ADI 시리얼라이저/디시리얼라이저 솔루션은 현대 고속 데이터 시스템의 까다로운 요구 사항을 충족하며 차량 내 시스템의 안정적인 작동을 보장합니다.