深度解析DS90UH929-Q1：720p HDMI 到 FPD-Link III 橋接序列化器

在電子工程師的日常工作中，選擇一款合適的器件來實現特定功能至關重要。今天，我們聚焦于德州儀器（TI）的DS90UH929-Q1，這是一款專為汽車應用設計的720p HDMI到FPD-Link III橋接序列化器，下面我們將對其進行全面剖析。

文件下載：ds90uh929-q1.pdf

一、器件概述

DS90UH929-Q1通過AEC - Q100汽車應用認證，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 105°C。它能將HDMI v1.4b輸入信號序列化，支持最高WXGA和720p的視頻分辨率，色彩深度達24位。該器件與DS90UH926Q - Q1/DS90UH928Q - Q1、DS90UH940 - Q1/DS90UH948 - Q1解串器兼容，可通過經濟高效的50 - Ω單端同軸電纜或100 - Ω差分屏蔽雙絞線（STP）電纜傳輸單通道高速串行流。

二、關鍵特性

（一）接口兼容性

支持HDMI v1.4b輸入和FPD - Link III輸出，還具備HDMI模式的DisplayPort（DP++）輸入，集成了HDCP v1.4加密引擎，可存儲片上密鑰，保障數據安全傳輸。

（二）音頻處理能力

能夠提取多達8通道的HDMI音頻，支持多聲道音頻接收，可通過HDMI或外部I2S接口實現，還提供了可選的輔助音頻接口。

（三）信號傳輸優勢

FPD - Link III接口支持視頻和音頻數據傳輸以及全雙工控制，包括I2C通信，通過同一差分鏈路傳輸，減少了互連尺寸和重量，簡化了系統設計。同時，采用低電壓差分信號、數據加擾和隨機化技術，有效降低了EMI。

（四）其他特性

支持長達15米的電纜傳輸，并具備自動溫度和老化補償功能；可監測擴頻輸入時鐘，進一步降低EMI；支持HDCP中繼器應用，無需外部控制器即可處理所有認證和加密功能。

三、應用領域

（一）汽車信息娛樂系統

在汽車信息娛樂系統中，DS90UH929 - Q1可用于IVI主機和HMI模塊、后座娛樂系統以及數字儀表盤等，為用戶提供高質量的視頻和音頻體驗。

（二）監控攝像頭

在安防監控領域，該器件能夠穩定傳輸高清視頻信號，確保監控畫面的清晰和流暢。

四、技術規格詳解

（一）絕對最大額定值

在使用器件時，需注意其絕對最大額定值，超過這些值可能會對器件造成永久性損壞。雖然這些只是應力額定值，但長時間暴露在絕對最大額定條件下會影響器件的可靠性。

（二）ESD額定值

該器件具有一定的ESD防護能力，人體模型（HBM）的分類等級為2級，靜電放電可達 + 2000V；帶電設備模型（CDM）的分類等級為C5級，可達 ± 750V。此外，還給出了不同測試條件下的ESD額定值，如空氣放電和接觸放電等。

（三）推薦工作條件

明確了各項電源電壓的范圍，如VDD11為1.045 - 1.155V，VDD18為1.71 - 1.89V等，以及工作溫度范圍為 - 40°C至 + 105°C。同時，還規定了一些特定參數的條件，如PLL鎖定時的允許溫度變化等。

（四）電氣特性

包括DC和AC電氣特性，涵蓋了輸入輸出電壓、電流、電阻、頻率、時序等多個方面的參數，為電路設計提供了詳細的參考。例如，1.8 - V LVCMOS I/O的高電平輸入電壓VIH為0.65xVDDIO等。

五、詳細功能剖析

（一）HDMI功能

HDMI接收控制器符合HDMI v1.4b標準，可處理高清視頻和音頻信號，雖然其實現限制在720p操作，但能滿足大多數應用需求。此外，還支持多種EDID（擴展顯示識別數據）配置，可根據不同需求選擇外部本地EDID、內部EDID、外部遠程EDID或內部預編程EDID。

（二）TMDS技術

HDMI采用Transition Minimized Differential Signaling（TMDS）技術，通過四個差分對（3個TMDS通道和1個TMDS時鐘）傳輸視頻和音頻數據。這種技術采用8b/10b編碼，有效降低了電磁干擾，提高了信號的抗干擾能力和傳輸穩定性。

（三）音頻模式

支持多種音頻模式，包括HDMI模式、DVI模式和AUX音頻通道。可以將HDMI接口中的嵌入式音頻通過FPD - Link III串行鏈路傳輸，并在兼容的解串器上輸出；也支持I2S音頻接口，可實現7.1高清環繞聲應用。

（四）HDCP功能

按照HDCP v1.4規范實現了HDCP加密功能，可對音視頻內容進行加密，保障數據安全。在連接支持HDCP的源設備時，能自動進行認證和共享密鑰生成。

（五）內置自測試（BIST）

提供可選的全速內置自測試功能，可在不連接外部數據的情況下測試高速串行鏈路和反向通道，方便在原型階段、設備生產、系統測試和診斷中使用。

（六）內部圖案生成

具備內部圖案生成功能，可生成17種默認圖案，用于基本的面板測試和調試。這些圖案可通過寄存器進行配置和控制，還支持顏色模式、視頻時序模式、圖案反轉和自動滾動等功能。

六、編程與配置

（一）串行控制總線

可通過I2C兼容的串行控制總線進行配置，多個設備可共享該總線，設備地址通過連接到IDx引腳的電阻分壓器設置。在通信過程中，遵循特定的協議，通過START、START - Repeated和STOP階段進行數據傳輸。

（二）多主仲裁支持

FPD - Link III設備中的雙向控制通道實現了I2C兼容的總線仲裁，多個I2C主設備可在系統中協同工作。但在使用時，需注意一些I2C限制條件，避免出現未定義的情況。

（三）寄存器映射

文檔詳細列出了各個寄存器的地址、位定義、功能描述和默認值，工程師可通過對寄存器進行讀寫操作來配置器件的各項功能。例如，通過設置某些寄存器的位可以實現HDMI復位、音頻模式選擇、EDID配置等功能。

七、應用與實施

（一）設計要求

SER/DES僅支持通過集成的DC平衡解碼方案實現AC耦合互連，需要在FPD - Link III信號路徑中串聯外部AC耦合電容。同時，對于不同的解串器和電纜類型，需要選擇合適的電容值和電阻值。

（二）詳細設計步驟

在高速互連方面，需要遵循一些準則，如使用100 - Ω耦合差分對、控制間距、減少過孔數量、使用差分連接器等。此外，還可參考相關的設計指南和手冊，以確保設計的可靠性和性能。

（三）應用曲線

文檔提供了一些應用性能圖，展示了不同條件下的視頻應用和輸出情況，如720p60視頻在2.6 - Gbps串行線速率下的單通道FPD - Link III輸出等，為工程師評估器件性能提供了參考。

八、電源與布局建議

（一）電源供應

器件為電路的不同部分提供了獨立的電源和接地引腳，以隔離不同部分的開關噪聲影響。在電源上電時，需要注意電源斜坡時間、上電順序和PDB引腳的使用，推薦按照特定的序列進行上電操作。

（二）布局指南

電路板布局應設計為為器件提供低噪聲電源，將高頻或高電平輸入輸出分開，以減少雜散噪聲、反饋和干擾。建議使用至少四層板，包括電源和接地層；將LVCMOS信號遠離LVDS線；使用緊密耦合的100 - Ω差分線；從器件中心DAP到接地層至少需要9個熱過孔等。

九、總結

DS90UH929 - Q1是一款功能強大、性能穩定的720p HDMI到FPD - Link III橋接序列化器，適用于汽車信息娛樂、監控等多個領域。通過對其特性、規格、功能、編程和應用等方面的詳細了解，工程師可以更好地將其應用到實際設計中。在使用過程中，務必遵循文檔中的建議和要求，確保設計的可靠性和性能。大家在實際應用中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區分享交流。