深度解析DS90UB903Q/DS90UB904Q：汽車顯示系統的理想之選

在汽車電子領域，顯示系統的重要性日益凸顯，從中央信息顯示到導航顯示，再到后座娛樂和觸摸屏顯示，都對數據傳輸的穩定性和高效性提出了極高的要求。德州儀器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q FPD - Link III 芯片組，正是為滿足這些需求而設計的一款優秀解決方案。今天，我們就來深入剖析這款芯片組的特點、功能及應用。

文件下載：ds90ub904q-q1.pdf

一、芯片概述

DS90UB903Q/DS90UB904Q 是一對支持 10 - 43MHz 輸入像素時鐘（PCLK）的 18 位彩色 FPD - Link III 串行器和反串行器，數據吞吐量可達 210 Mbps 至 903 Mbps。它們通過單差分對實現高速前向通道和雙向控制通道的數據傳輸，適用于圖形主機控制器和顯示模塊之間的直接連接，尤其適合需要 18 位色深（RGB666 + HS、VS 和 DE）的視頻數據傳輸。

二、核心特性亮點

（一）高速數據傳輸與接口優勢

• 寬頻支持：支持 10 MHz 至 43 MHz 的輸入 PCLK，能適應不同的應用場景和數據傳輸速率要求。
• 單差分對互連：采用單差分對進行數據傳輸，不僅簡化了 PCB 布線和電纜設計，還消除了并行數據和時鐘路徑之間的偏斜問題，顯著降低了系統成本，減少了 PCB 層數、電纜寬度以及連接器的尺寸和引腳數量。
• 雙向控制接口：具備支持 I2C 的雙向控制接口通道，可實現主機處理器和顯示器之間的雙向通信，無需額外的編程和控制線，提高了系統的集成度和可靠性。

（二）信號質量保障

• 嵌入式時鐘與 DC 平衡編碼：采用嵌入式時鐘技術和 DC 平衡編碼，支持 AC 耦合互連，增強了信號質量，有效減少了信號傳輸中的干擾和失真。
• 長距離驅動能力：能夠驅動長達 10 米的屏蔽雙絞線，滿足汽車內部不同位置顯示設備的連接需求。

（三）可靠性與穩定性

• ESD 防護：符合 ISO 10605 ESD 和 IEC 61000 - 4 - 2 ESD 標準，具備良好的靜電防護能力，提高了芯片在復雜電磁環境下的可靠性。
• 汽車級品質：經過 AEC - Q100 Grade 2 認證，工作溫度范圍為?40°C 至 + 105°C，能夠適應汽車惡劣的工作環境。

（四）靈活的配置與診斷功能

• 可編程特性：支持可編程接收均衡、DES 可編程擴頻（SSCG）輸出等功能，可根據實際應用需求進行靈活配置，降低 EMI/EMC 干擾。
• 診斷功能：具備 LOCK 輸出報告引腳和 AT - SPEED BIST 診斷功能，可實時驗證鏈路完整性，方便工程師進行故障排查和系統調試。

三、引腳功能詳解

（一）DS90UB903Q 串行器引腳

DS90UB903Q 采用 40 引腳 WQFN 封裝，其引腳涵蓋了 LVCMOS 并行接口、通用輸出（GPO）、雙向控制總線、控制與配置、FPD - Link III 接口以及電源與接地等多個功能模塊。例如，DIN[20:0] 為并行數據輸入引腳，PCLK 為像素時鐘輸入引腳，SCL 和 SDA 分別為雙向控制總線的時鐘線和數據線。

（二）DS90UB904Q 反串行器引腳

DS90UB904Q 采用 48 引腳 WQFN 封裝，引腳功能包括 LVCMOS 并行輸出、通用輸入（GPI）、雙向控制總線、控制與配置、FPD - Link II 接口、BIST 模式以及電源與接地等。其中，ROUT[20:0] 為并行數據輸出引腳，PCLK 為像素時鐘輸出引腳，LOCK 引腳可用于指示 PLL 的鎖定狀態。

四、工作模式與應用場景

（一）顯示模式

在顯示模式下，I2C 事務由連接到串行器的控制器發起。串行器將檢測事務是針對自身的本地寄存器，還是反串行器或連接到反串行器 I2C 主接口的遠程從設備的寄存器。命令通過前向通道鏈路發送以啟動事務，反串行器接收命令并在其本地 I2C 總線上生成 I2C 事務，同時捕獲響應并通過雙向控制通道返回給串行器。

（二）相機模式

在相機模式下，I2C 事務由反串行器從主控制器發起。反串行器中的 I2C 從核心將檢測事務是針對串行器還是串行器處的從設備，命令通過雙向控制通道發送以啟動事務，串行器接收命令并在其本地 I2C 總線上生成 I2C 事務，同時捕獲響應并通過前向通道鏈路返回給反串行器。

五、設計與應用要點

（一）AC 耦合與傳輸介質

芯片組僅支持通過集成 DC 平衡解碼方案的 AC 耦合互連，需在 FPD - Link III 信號路徑中串聯外部 AC 耦合電容器。建議使用最小封裝的電容器，以減少封裝寄生效應導致的信號質量下降。傳輸介質可根據距離和信號質量要求選擇各種平衡電纜，如屏蔽或非屏蔽電纜，芯片組最佳電纜驅動性能在 43 MHz、10 米長度時實現，較短距離下可支持 50 MHz 信號傳輸速率。

（二）PCB 布局與電源系統

PCB 布局應提供低噪聲電源，采用薄電介質（2 - 4 密耳）的電源/接地夾層可提高電源系統性能，減少外部旁路電容的影響。建議使用表面貼裝電容，將較小值的電容靠近引腳放置，并在電源入口處設置大容量電容以平滑低頻開關噪聲。同時，應將 LVCMOS 信號與差分線分開，采用緊密耦合的 100Ω 差分線進行互連，以減少噪聲耦合和輻射。

（三）同步與測試

對于需要跨多個鏈路同步的應用，可利用通用輸入/輸出（GPI/GPO）引腳傳輸控制信號，但需注意同步信號存在非確定性延遲，最大延遲為 25 μs。此外，芯片組提供 AT - SPEED BIST 功能，可在相機模式下對高速串行和雙向控制通道鏈路進行速度測試，方便工程師進行系統驗證和故障排查。

六、總結

DS90UB903Q/DS90UB904Q 芯片組憑借其高速數據傳輸能力、優秀的信號質量保障、靈活的配置選項以及可靠的穩定性，成為汽車顯示系統中數據傳輸的理想解決方案。在實際設計過程中，工程師需要充分考慮芯片的各項特性，合理進行引腳連接、PCB 布局和電源設計，以確保系統的性能和可靠性。同時，利用芯片提供的診斷和同步功能，可有效提高系統的調試效率和穩定性。大家在使用這款芯片組時，有沒有遇到過什么特別的問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區分享交流。