探索DS90UB903Q/DS90UB904Q：FPD - Link III的卓越解決方案

在當今的電子設計領域，高效的數據傳輸和可靠的顯示系統是至關重要的。德州儀器（TI）的DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片組，作為一款支持10 - 43MHz 18位色彩的FPD - Link III串行器和解串器，憑借其出色的性能和豐富的特性，在汽車顯示系統等領域展現出了巨大的優勢。今天，我們就來深入探討一下這款芯片組。

文件下載：ds90ub903q-q1.pdf

芯片組特性亮點

高速數據傳輸與接口優勢

DS90UB903Q/DS90UB904Q支持10 MHz至43 MHz的輸入像素時鐘（PCLK），數據吞吐量可達210 Mbps至903 Mbps，通過單差分對互連實現高速數據傳輸。這種單差分對的設計不僅簡化了布線，還減少了信號干擾，提高了數據傳輸的穩定性。同時，它還具備雙向控制接口通道，并支持I2C通信，這使得芯片組能夠在傳輸視頻數據的同時，實現主機處理器與顯示器之間的雙向通信，無需額外的控制線，大大節省了系統成本。

信號質量與傳輸距離保障

芯片組采用嵌入式時鐘和直流平衡編碼技術，支持交流耦合互連，有效提高了信號質量，減少了信號衰減和失真。而且，它能夠驅動長達10米的屏蔽雙絞線，滿足了一些長距離數據傳輸的應用需求，如汽車內部的顯示系統。

豐富的功能特性

• 接口兼容性：具備I2C兼容的串行接口，方便與其他支持I2C協議的設備進行通信。同時，提供1.8V或3.3V兼容的并行總線接口，可根據系統需求靈活選擇，增強了芯片組的通用性。
• 硬件地址與GPIO功能：擁有單硬件設備尋址引腳，便于對芯片進行唯一尋址。此外，還提供多達4個通用輸入/輸出（GPI/GPO）引腳，可用于控制和響應各種命令，為系統設計提供了更多的靈活性。
• 診斷與保護功能：具有LOCK輸出報告引腳和AT - SPEED BIST診斷功能，可用于驗證鏈路的完整性，及時發現和解決數據傳輸過程中的問題。同時，芯片組集成了終端電阻，減少了外部元件的使用，提高了系統的可靠性。而且，它符合ISO 10605 ESD和IEC 61000 - 4 - 2 ESD標準，具備良好的靜電防護能力，適用于汽車等復雜的電磁環境。

芯片引腳與功能詳解

DS90UB903Q串行器引腳

DS90UB903Q采用40引腳的WQFN封裝，其引腳功能涵蓋了并行數據輸入、時鐘輸入、通用輸出、雙向控制總線、電源和接地等多個方面。例如，DIN[20:0]引腳用于輸入21位的并行數據，PCLK引腳作為像素時鐘輸入，為數據傳輸提供同步信號。而雙向控制總線的SCL和SDA引腳，則用于I2C通信，實現與其他設備的交互。

DS90UB904Q解串器引腳

DS90UB904Q采用48引腳的WQFN封裝，其引腳功能與串行器相對應，實現了數據的解串和輸出。ROUT[20:0]引腳輸出21位的并行數據，PCLK引腳輸出像素時鐘。此外，還具備LOCK狀態輸出引腳，用于指示PLL是否鎖定，方便用戶監測系統的工作狀態。同時，解串器還提供了BIST模式相關的引腳，可用于高速串行和雙向控制通道鏈路的測試。

電氣特性與性能指標

絕對最大額定值與推薦工作條件

芯片組規定了一系列的絕對最大額定值，如電源電壓、輸入輸出電壓、結溫、存儲溫度等，用戶在使用過程中必須確保芯片的工作條件不超過這些限制，以避免芯片損壞。同時，文檔中也給出了推薦的工作條件，包括電源電壓、噪聲范圍、工作溫度和PCLK時鐘頻率等，按照這些條件使用芯片，能夠保證芯片的性能和可靠性。

電氣參數與開關特性

文檔詳細列出了芯片組的各種電氣參數，如LVCMOS直流規格、CML驅動器和接收器的直流規格等。這些參數反映了芯片在不同工作條件下的電氣性能，對于電路設計和系統優化具有重要的參考價值。此外，還介紹了串行器和解串器的開關特性，如CML信號的高低電平轉換時間、數據輸入輸出的建立和保持時間、PLL鎖定時間等，這些特性直接影響了芯片的數據傳輸速度和穩定性。

功能描述與應用模式

視頻數據傳輸功能

DS90UB903Q/DS904Q芯片組主要用于視頻顯示應用，它能夠將21位寬的并行LVCMOS數據總線和雙向控制總線轉換為單高速差分對進行傳輸，解串器則將接收到的串行數據流轉換回并行數據和控制通道數據。在RGB666顯示格式中，支持18位顏色深度的視頻數據傳輸，同時還能傳輸像素時鐘和控制信號，滿足了大多數顯示系統的需求。

雙向控制總線與I2C模式

芯片組的雙向控制總線支持I2C通信，通過SCL和SDA引腳實現寄存器的編程和數據傳輸。每個芯片可以根據MODE引腳的設置，作為I2C從代理或主代理工作，實現主機控制器與遠程設備之間的通信。這種靈活的I2C模式配置，使得芯片組能夠適應不同的應用場景。

不同應用模式

• 相機模式：在相機模式下，I2C事務由解串器發起，通過雙向控制通道向串行器發送命令，串行器在本地I2C總線上生成相應的事務，并將響應返回給解串器。在使用相機模式時，需要對串行器和解串器的MODE引腳進行相應的設置，并編程設置目標從設備地址和串行器設備地址。
• 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，通過前向通道鏈路向解串器發送命令，解串器在本地I2C總線上生成事務并返回響應。同樣，需要對MODE引腳進行設置，并編程設置目標從設備地址和串行器設備地址。

設計注意事項與應用建議

信號質量與EMI抑制

為了提高信號質量，解串器的接收器輸入提供了均衡濾波器，可通過寄存器設置來補償傳輸介質的損耗。同時，解串器還采用了交錯輸出和擴頻時鐘技術，減少了輸出信號的同時切換，降低了電源噪聲和電磁干擾（EMI）。

PCB布局與電源系統

在PCB布局方面，應采用至少四層板，包含電源層和接地層，以提供低噪聲的電源供應。將LVCMOS信號與差分線分開布局，避免信號耦合。同時，合理選擇和放置旁路電容，減少電源系統的寄生電感，提高電源穩定性。

傳輸介質選擇

芯片組適用于各種平衡電纜，如屏蔽雙絞線（STP），要求電纜的差分阻抗為100歐姆，以確保信號傳輸的穩定性。在選擇電纜時，還需要考慮電纜的衰減、近端串擾和線對間的偏斜等參數，根據實際應用需求選擇合適的電纜長度和規格。

總結

DS90UB903Q/DS90UB904Q芯片組以其高速的數據傳輸能力、豐富的功能特性和良好的兼容性，為汽車顯示系統等領域提供了一個優秀的解決方案。在實際設計過程中，我們需要充分了解芯片的特性和參數，合理進行電路設計和PCB布局，選擇合適的傳輸介質，以確保系統的性能和可靠性。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地理解和應用這款芯片組。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。