车辆内部汽车系统数据传输的设计技巧和解决方案

任何涉及远距离高数据速率传输的应用都需要进行测试，以确保良好的链路质量。ADI 的 MAX9259/MAX9260 千兆多媒体串行链路 (GMSL) SerDes 芯片组可通过最多15米长的单对绞线电缆传输高达2.5Gbps 的音频/视频数据。   最简单的链路质量测试之一是比特错误率 (BER) 测试。发送器通过串行链路发送已知的数据模式，接收器检查接收到的数据是否存在任何比特错误。另一种测试是眼图，它以图形方式显示链路质量。这两种测试都需要生成适当的模式并通过串行链路传输。尽管有多种测试模式可供选择，但常见的选择是长伪随机比特序列 (PRBS)。   MAX9259/MAX9260 芯片组内置 PRBS 生成器和 BER 检测器，从而简化了测试过程。只需一个并行时钟和一个 UART 端口即可对设备进行编程。MAX9259 会通过串行链路发送一个 230 -- 1 (32位模式下) 或一个 222 -- 1 (24位模式下) 的 PRBS 数据模式，而 MAX9260 会检查接收到的数据并记录比特错误的数量。   通常，要从串行器获得 PRBS 输出，需要在所有需要串行化的输入端口输入数据。对于 MAX9259，这意味着需要在视频、音频和 UART 输入端口输入数据。但是，由于这三个接口的比率差异非常大，这可能会变得非常复杂。MAX9259 包含一个内部 PRBS 生成器，可以通过单个 UART 命令进行控制。   为了激活 PRBS 测试模式，您可以运行 MAX9259EVKIT/MAX9260EVKIT 的快速启动程序，以验证评估套件的电路板、软件和驱动是否正确安装并运行。   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式是分析眼图开口。它提供链路质量的图形表示以及有关信道缺陷性质的见解。可以使用高带宽数字示波器（处于无限持久模式）在解串器端捕获15米 STP 电缆串行链路的眼图。用户可以通过眼图分析确定阻抗失配、反射、定时变化，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 单链路串化器/解串器芯片组，该芯片组集成了控制通道，非常适合数字视频设备。这些千兆多媒体串行链路 (GMSL) 芯片组提供扩展频谱功能和全双工控制通道，利用 Maxim 的 GMSL 技术。MAX9259 串化器与 MAX9260 解串器结合使用，形成一个完整的数字串行链路，实现高速视频、音频和控制数据传输。   MAX9259/MAX9260 在通过 15 米屏蔽双绞线 (STP) 传输时允许最大串行负载数据速率为 3.125Gbps。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) 到 XGA (1280 x 768) 或双屏 WVGA (2 x 854 x 480) 显示面板。   在 24 位或 32 位模式中，它通过 I2S 输入处理 21 位或 29 位数据，支持 4 至 32 位音频字宽和 8kHz 至 192kHz 的采样率。内置控制通道在串化器和解串器之间形成一个全双工、速率为 100kbps 到 1Mbps 的差分 UART 链路。主机电子控制单元 (ECU) 或微控制器 (µC) 可放置在 MAX9259 端（用于视频显示）或 MAX9260 端（用于图像检测）。此外，控制通道可使 ECU/µC 通过 I2C（基本模式）或用户定义的全双工 UART 格式（旁路模式）控制远程外设。   MAX9259 串化器的驱动器预加重功能和 MAX9260 的通道均衡功能延长了链路长度并提高了链路可靠性。MAX9259/MAX9260 还提供扩展频谱功能，以减少串行和并行输出数据信号上的 EMI。差分链路符合 ISO 10605 和 IEC 61000-4-2 ESD 保护标准。   MAX9259/MAX9260 的核心供电电压分别为 1.8V 和 3.3V。两种器件均在 1.8V 至 3.3V 范围内的 I/O 供电下工作。MAX9259/MAX9260 提供 64 引脚 TQFP（10mm x 10mm）和 56 引脚 TQFN（8mm x 8mm x 0.75mm）带外露焊盘封装。它们的电性能在 -40°C 至 +105°C 的汽车级温度范围内得到保证。   ADI 同时提供 MAX9259 评估套件—MAX9259EVKIT—和 MAX9260 评估套件—MAX9260EVKIT，这些套件提供成熟设计，用于评估带扩展频谱和全双工控制通道的 MAX9259 和 MAX9260 GMSL。这些评估套件还包括兼容 Windows® 的软件，提供用户友好的图形用户界面 (GUI)，用于评估 MAX9259 和 MAX9260 的性能。MAX9259GCB/V+ 和 MAX9260GCB/V+ 预装在每块评估板上。为了评估完整的 GMSL，可订购 MAX9259 评估套件及其配套板 MAX9260 评估套件。

支持HDCP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，该芯片组集成了控制通道，非常适合数字视频设备。这些 HDCP 千兆多媒体串行链路（GMSL）串行器/解串器芯片组扩展了 Maxim 的 GMSL 技术，以支持高带宽数字内容保护（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 串行器与 MAX9264 解串器或任何 HDCP-GMSL 解串器配对，形成一个用于传输控制数据及 HDCP 加密视频和音频数据的数字串行链路。GMSL 是一个通过 Digital Content Protection (DCP), LLC 认证的 HDCP 技术。   串行链路信号采用 8b/10b 编码的交流耦合电流模式逻辑 (CML)。为驱动更长的电缆，串行器提供了可编程预加重/去加重功能，解串器提供了可编程通道均衡器。GMSL 器件在串行（串行器）和并行（解串器）输出上提供可编程扩展频谱功能。串行链路输入和输出符合 ISO 10605 和 IEC 61000-4-2 ESD 标准。串行器的核心电源电压为 1.8V；解串器的核心电源电压为 3.3V；I/O 电源范围为 1.8V 至 3.3V。两款器件均采用带暴露垫的 64 引脚 TQFP 封装，并在 -40°C 至 +105°C 的汽车温度范围内工作。

带有LVDS系统接口的串行链路串行器/解串器

ADI 的 MAX9265/MAX9266 HDCP 千兆多媒体串行链路（GMSL）串行器/解串器具有 LVDS 系统接口，集成了控制通道，非常适合数字视频系统。MAX9265 GMSL 串行器具有 LVDS 系统接口和 HDCP 加密功能，可保护 DVD 和 Blu-ray™ 视频和音频数据内容。该串行器可与任何 HDCP GMSL 解串器配对，组成一个数字串行链路，用于传输控制数据以及 HDCP 加密的视频和音频数据。   串行链路信号使用 8b/10b 编码的 AC 耦合 CML。为了驱动更长的电缆，串行器提供了可编程的驱动器预加重/去加重功能；为了减少 EMI，它还在串行输出上提供了可编程的扩频功能。串行输出符合 ISO 10605 和 IEC 61000-4-2 ESD 标准。该串行器/解串器采用 1.8V 核心电源、1.8V 至 3.3V 的 I/O 电源以及 3.3V 的 LVDS 电源运行。该器件采用具有裸露散热焊盘的 48 引脚 TQFP 封装，并在 -40°C 至 +105°C 的汽车温度范围内工作。

具有LVDS系统接口和集成控制通道的串行链路解串器

MAX9268 是一款具有 LVDS 系统接口和集成控制通道的千兆多媒体串行链路 (GMSL) 解串器，适用于数字视频产品。MAX9268 解串器采用 Maxim 的 GMSL 技术，并具有 LVDS 系统接口，有效减少引脚数和封装尺寸。该设备可以与任何 GMSL 串行器配对，形成完整的数字串行链路，实现高速视频、音频和双向控制数据传输。   MAX9268 在通过长达 15 米的屏蔽双绞线 (STP) 传输时，允许的最大串行有效载荷数据速率为 2.5Gbps。解串器的最大输出时钟频率可达到 104MHz（3 通道 LVDS）或 78MHz（4 通道 LVDS）。串行链路支持从 QVGA（320 x 240）到 WXGA（1280 x 800）甚至更高分辨率的 24 位彩色显示面板。   在 3 通道模式下，输出一个 LVDS 时钟信号和由 LVDS 数据（21 位）、UART 控制信号以及一个 I2S 音频通道组成的三条信号通道。在 4 通道模式下，输出一个 LVDS 时钟信号和由 LVDS 数据（28 位）、UART 控制信号、一个 I2S 音频通道以及附加控制输出组成的四条信号通道。   标准 I2S 接口由三路音频输出组成，支持 8kHz 至 192kHz 的采样率和 4 至 32 位的音频字长。内置的控制通道在串行器和解串器之间形成 100kbps 至 1Mbps 的全双工差分 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 MAX9268 侧（通常用于图像传感），或放置在两侧。   此外，控制通道支持 ECU/µC 对远程外设（如背光控制、灰阶伽玛校正、摄像头模块和触摸屏）的控制。与外设进行基本模式通信时使用 I2C 或 GMSL UART 格式。此外，MAX9268 还具有使用自定义 UART 格式进行全双工通信的旁路模式。   GMSL 串行器的驱动器预加重与 MAX9268 的通道均衡器相结合，有效延长链路距离并提高链路可靠性。扩频功能可以减少 MAX9268 的 LVDS 输出和控制输出上的电磁干扰 (EMI)。串行输入符合 ISO 10605 和 IEC 61000-4-2 静电放电 (ESD) 保护标准。MAX9268 的核心电源电压为 3.3V，I/O 电源电压范围为 1.8V 至 3.3V。MAX9268 提供 48 引脚 TQFP 封装（7mm x 7mm）带裸露焊盘，可在 -40°C 至 +105°C 的汽车温度范围内工作。

结论

针对车载汽车系统的数据传输设计必须平衡高速、低延迟、稳定性和安全性。随着车辆变得更加电子化和智能化，确保快速准确的数据传输至关重要。更快且更安全的数据传输解决方案将推动智能车辆在效率和互联性方面迈向更高水平。本文介绍的ADI串行器/解串器解决方案满足现代高数据速率系统的严格要求，确保车载系统的稳定运行。