基于LVDS的SerDes芯片簡(jiǎn)化汽車(chē)應(yīng)用中的視頻互聯(lián)

　　近年來(lái)，隨著CMOS成像傳感器和Flash存儲(chǔ)器等產(chǎn)品價(jià)格的日益下降，對(duì)于成像和視頻技術(shù)感興趣的消費(fèi)者數(shù)量在不斷增加。在不久的將來(lái)，視頻將在汽車(chē)環(huán)境中的安全性應(yīng)用方面創(chuàng)造價(jià)值，目的在于使我們行駛的路面和駕駛的汽車(chē)都更加安全。

　　豪華汽車(chē)中已經(jīng)出現(xiàn)防撞系統(tǒng)，可以借助環(huán)繞在汽車(chē)周?chē)亩嘟菙z像機(jī)，監(jiān)視預(yù)定范圍內(nèi)各種物體對(duì)車(chē)體的靠近情況。在惡劣的環(huán)境中，將這些遠(yuǎn)程攝像機(jī)與用于實(shí)時(shí)分析每個(gè)圖片的集中視頻處理器相連接，會(huì)產(chǎn)生非常實(shí)際的問(wèn)題，尤其是在各個(gè)攝像機(jī)可能生成16位或更高的視頻信息以及多個(gè)控制信號(hào)的情況下。很顯然，多重平行總線(xiàn)占據(jù)了相當(dāng)大的空間并產(chǎn)生了多余的重量負(fù)擔(dān);再?lài)?yán)重一些，這大量的電線(xiàn)就會(huì)成為一個(gè)非常“有效”的天線(xiàn)，會(huì)將本地產(chǎn)生的高脈沖干擾引入系統(tǒng)的電子設(shè)備中。

　　汽車(chē)視頻應(yīng)用所要求的技術(shù)，突出了許多系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者要面臨的挑戰(zhàn)，這些系統(tǒng)將帶有中央顯示器/控制系統(tǒng)的多重資源結(jié)合在一起。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)具有代表性的車(chē)內(nèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它包含導(dǎo)航幫助和娛樂(lè)子系統(tǒng)、攝像機(jī)等功能，可以?huà)呙璧缆纷兓?，監(jiān)視靠近汽車(chē)的物體，同時(shí)還具有增強(qiáng)的夜視功能。

　　由于在工業(yè)應(yīng)用中，比如CAN(控制器局域網(wǎng))，可能會(huì)傳輸監(jiān)控信息，而子網(wǎng)絡(luò)會(huì)轉(zhuǎn)移視頻信息。特別是在歐洲的客車(chē)上，這種子網(wǎng)絡(luò)可能是基于MOST(面向媒體的系統(tǒng)傳輸)網(wǎng)絡(luò)的光纖，它們中的一些任務(wù)可以獲得有限的接受，如從遠(yuǎn)程DVD播放器到椅背屏幕的視頻流。

　　LVDS支持

　　上面的任何一種方法都不適于將視頻數(shù)據(jù)直接從其來(lái)源轉(zhuǎn)移到目的地。消除寬數(shù)據(jù)總線(xiàn)的一種解決方案是借助LVDS(低壓差分信號(hào))這種高速物理層接口。這項(xiàng)電流環(huán)技術(shù)在發(fā)射器上采用一個(gè)H橋輸出級(jí)，將大約3.5mA的電流驅(qū)入兩條導(dǎo)線(xiàn)中的一條，將信號(hào)載到接收器，電流的相對(duì)方向決定信號(hào)的極性。

　　接收器上一個(gè)額定電阻值為100ohm的電阻器端接在總線(xiàn)，并將約350mV的差分電壓加到一個(gè)獨(dú)立于系統(tǒng)電源電壓的1.25V的共模電壓上。操作級(jí)特別適用于3.3V邏輯電源，但是由于接收器具有50mV?2.35V的共模電壓范圍，一個(gè)LVDS鏈接可以允許在3V及以下的電源上，在發(fā)射器與接收器間高達(dá) 1V的對(duì)地電壓偏移。這將有助于在分布式系統(tǒng)中的通信，因?yàn)樵谶@些系統(tǒng)中汽車(chē)的線(xiàn)束長(zhǎng)度上將會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的直流偏移。最大短路電流為24mA。電阻值的范圍可以定義在90?132Ω之間以適用于電纜的特征阻抗，而小電壓擺動(dòng)和電流環(huán)的平衡特性抑制了EMI的產(chǎn)生并減少共模電壓噪聲。其故障保護(hù)性確保接收器在故障狀態(tài)下輸出設(shè)定至邏輯‘1'，其中包括傳輸信號(hào)丟損或接收器輸入短路等狀態(tài)。此特性使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以很容易地檢測(cè)到硬件的連接錯(cuò)誤。

　　至關(guān)重要的一點(diǎn)是，電流模式邏輯和小信號(hào)擺動(dòng)允許極高速的運(yùn)行，假設(shè)采用一個(gè)無(wú)損耗的傳輸媒體，理論上的最大運(yùn)行值可接近2GHz。在實(shí)踐中，有賴(lài)于互聯(lián)系統(tǒng)，最大的傳輸距離大約為10m。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使用戶(hù)可以自由地選擇互聯(lián)方式，如PCB走線(xiàn)、靈活的PCS、帶狀電纜、雙絞線(xiàn)纜和連接器，以適用于點(diǎn)到點(diǎn)鏈接或多支路拓?fù)?。因此?LVDS 的應(yīng)用范圍包括：從電信支架背板到磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)接口，從互聯(lián)圖像處理器到筆記本電腦LCD屏幕。

　　SerDes 的簡(jiǎn)化

　　經(jīng)過(guò)很小的修改，LVDS技術(shù)還可以完全適用于在短距離串行連接中進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)傳送，如在汽車(chē)內(nèi)的應(yīng)用。這種方案中的關(guān)鍵因素在于發(fā)送器和接收器，它們通過(guò)對(duì)視頻信息進(jìn)行串行或解串處理形成一種適用于串行連接的格式。Intersil公司基于其在專(zhuān)用串行器/解串器(SerDes)產(chǎn)品方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出SerDes器件的首個(gè)樣品，以簡(jiǎn)化在汽車(chē)、消費(fèi)類(lèi)和工業(yè)應(yīng)用研究中的音頻連接。器件ISL34340用一種類(lèi)似于LVDS的格式傳輸數(shù)據(jù)，并整合了串行器/解串器的功能，從而允許在一個(gè)單獨(dú)的低成本差分對(duì)上進(jìn)行雙向操作，如 Twinax 電纜或Cat5以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)。

　　Intersil 的ISL34320/340器件的一個(gè)獨(dú)特方面在于執(zhí)行了側(cè)通道的特性。除了視頻率正向通道，側(cè)通道配置了額外的邏輯，允許控制信號(hào)與遠(yuǎn)程電纜端進(jìn)行雙向傳輸。在典型操作中，系統(tǒng)處理器通過(guò)處于從模式的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I 2 C接口與ISL34320/340進(jìn)行通信，并可以重新獲得例如電纜斷開(kāi)這樣的故障信息。TDB(時(shí)分復(fù)用)電路可以允許I 2 C端口間高速的傳輸數(shù)據(jù)，否則I 2 C端口將會(huì)需要單獨(dú)的傳輸介質(zhì)。

　　視頻數(shù)據(jù)傳輸模塊將成像數(shù)據(jù)封裝進(jìn)入主要數(shù)據(jù)流，而單獨(dú)的側(cè)通道接收從I2C端口發(fā)出的數(shù)據(jù)。這個(gè)輔助通道可以通過(guò)在視頻垂直回掃期間，進(jìn)行傳輸設(shè)置和控制。通過(guò)插入足夠的換向周期來(lái)保證控制數(shù)據(jù)不會(huì)與數(shù)據(jù)流相沖突，在每個(gè)數(shù)據(jù)幀間隔的每個(gè)方向上，一對(duì)芯片可以轉(zhuǎn)換高達(dá)224字節(jié)的數(shù)據(jù)。這就相當(dāng)于在 60Hz幀率下，107kbp的原始數(shù)據(jù)吞吐量。

　　使用輔助傳輸機(jī)制，其中包括設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程SerDes芯片的使用而無(wú)需單獨(dú)的長(zhǎng)距離I 2 C連接。在這種情況下，主處理器可以利用在本地(遠(yuǎn)程)SerDes器件內(nèi)RAM，在起動(dòng)一個(gè)向遠(yuǎn)程芯片的傳輸前匯集可配置數(shù)據(jù)。也可以在SerDes對(duì)之間，執(zhí)行寄存器至寄存器的傳輸，利用I 2 C EEPROM變更數(shù)據(jù)或與傳感器等I 2 C器件進(jìn)行通信。