LVDS為汽車應用提供可靠的視頻接口

    新型汽車電子信號格式變化最快的是視頻，幾年以前，車載設備中的視頻顯示還僅限于導航系統(tǒng)的小尺寸顯示屏，確切地說，它只是一個導航電子裝置，有些豪華型汽車借助同一顯示器播放電視信號。視頻信號從電視接收機到顯示器輸出需要傳輸相當長的距離，圖像格式是稱為復合視頻基帶信號(CVBS)的模擬信號。

　　近幾年，隨著汽車電子技術的發(fā)展，對視頻源、顯示設備和視頻傳輸線的開發(fā)取得了較大進展，本文討論了相關的發(fā)展趨勢。

　　把導航顯示器與電子系統(tǒng)分離開，使顯示器可以安裝在便于駕駛者觀察的位置，這種分離需要添加視頻傳輸線?，F(xiàn)在，由于汽車上安裝了越來越多的顯示設備，包括用于顯示速度、轉速、汽車狀態(tài)的電子儀表盤，后排座多媒體播放器(乘客能夠觀看電視或DVD等)，各個顯示器都需要視頻傳輸線。

　　新一代汽車還可能配置各種攝像機用于輔助駕駛，例如后視鏡攝像機、夜視鏡以及路標識別攝像機，而每個攝像機都需要通過視頻傳輸線連接到顯示設備。

　　車體內部迅速增加的傳輸線，特別是這些傳輸線越來越長，使得模擬CVBS信號的傳輸非常困難。這些信號格式不能承受汽車的電磁干擾，同時，大屏幕顯示與越來越高的分辨率進一步加劇  
了視頻干擾(如多徑干擾)。

　　減小視頻干擾的一種方案是用數(shù)字信號取代模擬信號，視頻信號線本身不能產生干擾。已經證明，低壓差分信號(LVDS)能夠為數(shù)字視頻傳輸提供最合理的連接。小信號幅度(0.35V)、差分結構使LVDS傳輸線具有最小的電磁輻射。

　　第一代LVDS傳輸器件(如MAX9213/MAX9214)已經安裝在汽車上，可提供一路時鐘輸出和三路數(shù)據(jù)，利用LVDS發(fā)送/接收器連接導航顯示屏(圖1)。三路并行輸出需要達到圖像傳輸所要求的速率，時鐘用于同步傳輸。



圖1. 第一代LVDS收發(fā)器有8路輸出

　　第一代LVDS器件的缺陷是需要四對兒雙絞線(8路輸出)達到所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率，8條數(shù)據(jù)線使機械結構變得復雜，難以安裝，與一對兒傳輸線相比成本要高得多。第二代LVDS器件對此進行了改進，例如MAX9247/MAX9248 (圖2)，采用一對兒雙絞線同時傳輸數(shù)據(jù)和時鐘。



圖2. 第二代LVDS收發(fā)器有2路輸出

　　第二代芯片組的一個重要功能是可以選擇電容輸出耦合方式，LVDS器件通常不具備該功能。利用這種耦合方式可以避免發(fā)送器與接收器之間的地電位偏差問題。采用直流耦合時，這一潛在的電位差可能導致數(shù)據(jù)無法傳輸，甚至產生過大的電流損壞器件。

　　使用電容去耦時，需保證發(fā)送數(shù)據(jù)不要沿著一個方向長時間地為電容充電，例如，在發(fā)送一長串“1”時即可出現(xiàn)這種情況。第二代器件，例如：MAX9247或MAX9248采用“直流均衡”技術解決了上述問題。當檢測到發(fā)送數(shù)據(jù)中存在一長串1或0時，將對部分數(shù)據(jù)進行反相后發(fā)送。當數(shù)據(jù)到達接收器時，對這部分數(shù)據(jù)再次反相，恢復到原來的格式。利用這種方式可以避免對電容的過度充電，發(fā)送器會通知接收器每一批數(shù)據(jù)是按照正常格式還是反相格式發(fā)送的。

　　第二代器件的速度能夠達到42MHz，數(shù)據(jù)速率高達1.15Gb。時鐘頻率的提高導致更強的電磁輻射，可利用擴頻傳輸技術減小EMI。擴頻技術在時鐘頻率中加入抖動，將原來的EMI峰值能量擴散在較寬頻帶。由于能量不變，EMI的最大峰值被減小(圖3)。 



圖3. 擴頻技術降低EMI

　　第二代LVDS數(shù)據(jù)傳輸器件主要為大屏幕應用設計。汽車內部各種攝像機的連接并不需要很高的傳輸速度，針對這種應用，Maxim的第三代LVDS器件采用低時鐘速率，并減少了并行數(shù)據(jù)總線的寬度。

　　第三代器件用于控制數(shù)據(jù)的傳輸(主要用于攝像機的連接，也可用于顯示器)，用來設置顯示器亮度和對比度，或攝像機的靈敏度。目前系統(tǒng)中使用的是CAN、LIN或UART傳輸總線，這些方案需要更多的器件、電纜，占用更大的空間，成本較高。第三代器件將用LVDS接口傳輸控制數(shù)據(jù)，避免使用其它接口。