随着汽车中采用越来越多数字化设备，像是汽车导航、信息终端和图像侦测系统等，使得在严苛的车载汽车系统之间传输数据变得更为重要。为确保数据快速、准确的传输，必须进行高速逻辑和数据路径管理，其中必须采用数据路径信号调节器、数字交叉点开关、电平转换器、串行器／解串器（SerDes），以及选择器多路复用器和采样保持放大器，以满足现代高数据速率系统的严格要求。本文将着重为您介绍串行器／解串器的设计要领，以及ADI推出的相关解决方案。
长距离高数据速率传输应用设计诀窍
任何涉及长距离高数据速率发送信息的应用都需要进行测试，以确保良好的链路质量，由ADI推出的MAX9259/MAX9260吉比特多媒体串行链路（GMSL）串行器／解串器芯片组，可通过单根长达15m的双绞线电缆，以高达2.5Gbps的有效负载速率发送音频／视频数据。
最直接的链路质量测试之一是误码率（BER）测试。发送器通过串行链路发送已知的数据模式，接收器检查传入数据是否有任何位错误。第二个测试是通过眼图，以图形方式表示链路质量。这两种测试都需要生成合适的模式，并通过串行链路传输。虽然有多种测试模式可用，但常见的选择之一是使用长伪随机位序列（PRBS）。
MAX9259/MAX9260芯片组具有内部PRBS发生器和BER检查器，可简化测试，只需要一个并行时钟和一个UART端口即可对器件进行编程。MAX9259通过串行链路发送230 – 1（32位模式）或222 – 1（24位模式）PRBS数据码型，MAX9260则检查接收到的数据并记录误码数。
一般来说，从串行器获取PRBS输出需要在所有要串行化的输入上输入数据。对于MAX9259，这需要在视频、音频和UART输入上输入数据。由于三个接口的比特率存在巨大差异，这很容易变得非常复杂。MAX9259包含一个内部PRBS发生器，可通过单个UART命令进行控制。
想要激活PRBS模式的测试过程，可通过运行MAX9259EVKIT/MAX9260EVKIT中的快速启动程序，验证评估板、软件和驱动程序是否正确安装和运行。
BER测试是一种测量链路质量的简单方法，评估系统性能的另一种方法是分析眼图开度。这提供了链路质量的图形表示，以及对通道缺陷本质的洞察。可使用高带宽数字示波器（在无限持久模式下）在15m STP电缆的解串器侧捕获串行链路的眼图。用户可以通过眼图分析确定阻抗失配、反射、时序变化甚至频率衰减问题。
用于数字视频设备的串行器／解串器芯片组
针对车载数据传输应用，ADI推出了MAX9259/MAX9260单链路串行器／解串器芯片组，集成控制通道，理想用于数字视频设备，这两款吉比特多媒体串行链路（GMSL）芯片组，可提供扩频功能和全双工控制通道，采用了Maxim吉比特多媒体串行链路技术，MAX9259串行器与MAX9260解串器配合使用，构成完整的数字符串行链路，实现高速视频、音频和控制数据的传输。
MAX9259/MAX9260采用15m屏蔽双绞线（STP）电缆传输时允许3.125Gbps的最大串行载荷数据速率。24位和32位并行接口的最大总线时钟分别可达104MHz和78MHz。串行链路支持从QVGA（320 x 240）至XGA（1280 x 768）或双屏WVGA（2 x 854 x 480）显示面板。
在24位或32位模式下通过支持4至32位音频字宽和8kHz至192kHz采样速率的I²S输入处理21位或29位数据。内置控制通道在串行器和解串器之间构成全双工、100kbps至1Mbps差分UART链路。主机电子控制单元（ECU）或微控制器（µC）置于MAX9259端（进行视频显示），或置于MAX9260端（进行图像检测）。此外，控制信道通过I²C（基本模式）或用户定义的全双工UART格式（旁路模式），实现串行链路远端外设的ECU/µC控制。
MAX9259串行器的驱动器预加重以及MAX9260的通道均衡器可延长链路长度，提高链路可靠性。MAX9259/MAX9260还提供扩展频谱功能，以降低串行和并行输出数据信号的EMI。差分链路符合ISO 10605和IEC 61000-4-2 ESD保护标准。
MAX9259/MAX9260的核电源电压分别为1.8V和3.3V。两款器件均采用1.8V至3.3V的I/O电源。MAX9259/MAX9260采用64引脚TQFP封装（10mm x 10mm）和56引脚TQFN封装（8mm x 8mm x 0.75mm），带有裸焊盘。在-40℃至+105℃汽车级温度范围内可保证其电气性能。
ADI并推出MAX9259评估板──MAX9259EVKIT，以及MAX9260评估板――MAX9260EVKIT，可提供经过验证的设计，用于评估MAX9259与MAX9260带有扩展频谱和全双工控制通道的吉比特多媒体串行链路（GMSL）。评估板还提供Windows® 兼容软件，为评估MAX9259与MAX9260的性能提供简便的图形用户界面（GUI），并分别安装了MAX9259GCB/V+与MAX9260GCB/V+，如需评估完整的GMSL，请定购MAX9259评估板及其配套的MAX9260评估板。
支持HDCP功能的单链路串行器／解串器芯片组
另一方面，ADI还推出了MAX9263/MAX9264单链路串行器／解串器芯片组，集成控制通道，理想用于数字视频设备，这两款HDCP吉比特多媒体串行链路串行器／解串器芯片组，将Maxim的GMSL技术扩展到支持宽带数字内容保护（HDCP）加密，用于DVD和Blu-ray™ 视频及音频数据保护。MAX9263串行器或任何HDCP-GMSL串行器，配合MAX9264解串器或任何HDCP-GMSL解串器，构成数字符串行链路，用于传输控制数据和HDCP加密视频、音频数据。GMSL是经过Digital Content Protection（DCP），LLC认证的HDCP技术。
串行链路信号为交流耦合的电流模式逻辑（CML）采用8b/10b编码。为了驱动更长电缆，串行器提供可编程预加重／去加重，解串器提供可编程通道均衡器。GMSL器件在串行（串行器）和并行（解串器）输出具有可编程扩频功能。串行链路输入和输出满足ISO 10605和IEC 61000-4-2 ESD标准。串行器主电源电压为1.8V；解串器主电源电压为3.3V；I/O电源为1.8V至3.3V。两款器件均采用64引脚、TQFP封装，带裸焊盘，工作在-40℃至+105℃汽车级温度范围。
带LVDS系统接口的串行链路串行器／解串器
ADI的另一组MAX9265/MAX9266 HDCP吉比特多媒体串行链路串行器／解串器，带有LVDS系统接口，集成控制通道，理想用于数字视频系统。MAX9265 GMSL串行器具有LVDS系统接口和HDCP加密，用于DVD和Blu-ray™ 视频及音频数据的内容保护。串行器可配合任何HDCP GMSL解串器，构成数字符串行链路，用于传输控制数据和HDCP加密视频及音频数据。
串行链路信号为交流耦合的CML采用8b/10b编码。为了驱动更长电缆，串行器提供可编程驱动器预加重／去加重；为了降低EMI，在串行输出提供可编程扩频功能。串行输出满足ISO 10605和IEC 61000-4-2 ESD标准。串行器／解串器采用1.8V主电源、1.8V至3.3V I/O电源，以及3.3V LVDS电源。器件提供48引脚、TQFP封装，带裸焊盘，工作在-40℃至+105℃汽车级温度范围。
具有LVDS系统接口和集成控制通道的串行链路解串器
MAX9268是一款吉比特多媒体串行链路解串器，具有LVDS系统接口和集成控制通道，理想用于数字视频产品。MAX9268解串器采用Maxim GMSL技术，具有LVDS系统接口，可有效减少引脚数、缩小封装面积，器件可以与任意一款GMSL串行器配合使用，构成完整的数字符串行链路，实现高速视频、音频和双向控制数据的传输。
MAX9268采用15m屏蔽双绞线（STP）电缆传输时允许2.5Gbps的最大串行载荷数据速率。该款解串器的最大输出时钟速率可达104MHz（3通道LVDS）或78MHz（4通道LVDS）。串行链路支持QVGA（320 x 240）至WXGA（1280 x 800）甚至更高分辨率的24位色彩显示面板。
3信道模式下输出一路LVDS时钟信号以及由LVDS数据（21位）、UART控制信号和I²S音频通道构成的三路信号；4信道模式下输出一路LVDS时钟信号以及由LVDS数据（28位）、UART控制信号、I²S音频通道和辅助控制输出构成的四路信号。
标准I²S接口由三路音频输出构成，支持8kHz至192kHz的采样速率和4位至32位的音频字长。内置控制通道在串行器与解串器之间构成100kbps至1Mbps、全双工、差分UART链路。电子控制单元（ECU）或微控制器（µC）可以放置在链路的串行器侧（通常用于视频显示）或者链路的MAX9268侧（通常用于图像检测），也可以放置在以上两侧。
此外，控制通道能够使能背光控制、灰度gamma校准、摄像机模块和触摸屏等远端外设的ECU/µC控制。与外设之间的基本模式通信采用I²C或GMSL UART格式。此外，MAX9268还具有旁路模式，采用自定义UART格式实现全双工通信。
GMSL串行器的驱动器预加重功能结合MAX9268的通道均衡器能够有效延长链路距离，提高链路可靠性。扩展频谱功能可降低MAX9268的LVDS输出和控制输出端的EMI。串行输入符合ISO 10605和IEC 61000-4-2 ESD保护标准。MAX9268的核电源为3.3V，I/O电源范围为1.8V至3.3V。MAX9268采用带有裸焊盘的48引脚TQFP封装（7mm x 7mm），工作在-40℃至+105℃汽车级温度范围。
结语
车载汽车系统的数据传输设计需要兼顾高速、低延迟、稳定性与安全性。随着车辆电子化和智能化的发展，需要确保数据快速、准确的传输，更高速、更安全的数据传输方案，将推动智能汽车进一步迈向高效、互联的方向发展。本文所介绍的ADI串行器／解串器解决方案，将可满足现代高数据速率系统的严格要求，确保车载系统稳定的运行。