基于LVDS為汽車(chē)應用提供可靠的視頻接口

新型汽車(chē)電子信號格式變化最快的是視頻，幾年以前，車(chē)載設備中的視頻顯示還僅限于導航系統的小尺寸顯示屏，確切地說(shuō)，它只是一個(gè)導航電子裝置，有些豪華型汽車(chē)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(cháng)的距離，圖像格式是稱(chēng)為復合視頻基帶信號(CVBS)的模擬信號。

近幾年，隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，對視頻源、顯示設備和視頻傳輸線(xiàn)的開(kāi)發(fā)取得了較大進(jìn)展，本文討論了相關(guān)的發(fā)展趨勢。

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

新一代汽車(chē)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(gè)攝像機都需要通過(guò)視頻傳輸線(xiàn)連接到顯示設備。

車(chē)體內部迅速增加的傳輸線(xiàn)，特別是這些傳輸線(xiàn)越來(lái)越長(cháng)，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(chē)的電磁干擾，同時(shí)，大屏幕顯示與越來(lái)越高的分辨率進(jìn)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字信號取代模擬信號，視頻信號線(xiàn)本身不能產(chǎn)生干擾。已經(jīng)證明，低壓差分信號(LVDS)能夠為數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(xiàn)具有最小的電磁輻射。

第一代LVDS傳輸器件(如MAX9213/MAX9214)已經(jīng)安裝在汽車(chē)上，可提供一路時(shí)鐘輸出和三路數據，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(shí)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(xiàn)(8路輸出)達到所要求的數據傳輸速率，8條數據線(xiàn)使機械結構變得復雜，難以安裝，與一對兒傳輸線(xiàn)相比成本要高得多。第二代LVDS器件對此進(jìn)行了改進(jìn)，例如MAX9247/MAX9248(圖2)，采用一對兒雙絞線(xiàn)同時(shí)傳輸數據和時(shí)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(gè)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(wèn)題。采用直流耦合時(shí)，這一潛在的電位差可能導致數據無(wú)法傳輸，甚至產(chǎn)生過(guò)大的電流損壞器件。

使用電容去耦時(shí)，需保證發(fā)送數據不要沿著(zhù)一個(gè)方向長(cháng)時(shí)間地為電容充電，例如，在發(fā)送一長(cháng)串“1”時(shí)即可出現這種情況。第二代器件，例如：MAX9247或MAX9248采用“直流均衡”技術(shù)解決了上述問(wèn)題。當檢測到發(fā)送數據中存在一長(cháng)串1或0時(shí)，將對部分數據進(jìn)行反相后發(fā)送。當數據到達接收器時(shí)，對這部分數據再次反相，恢復到原來(lái)的格式。利用這種方式可以避免對電容的過(guò)度充電，發(fā)送器會(huì )通知接收器每一批數據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，數據速率高達1.15Gb。時(shí)鐘頻率的提高導致更強的電磁輻射，可利用擴頻傳輸技術(shù)減小EMI。擴頻技術(shù)在時(shí)鐘頻率中加入抖動(dòng)，將原來(lái)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(shù)降低EMI

第二代LVDS數據傳輸器件主要為大屏幕應用設計。汽車(chē)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(shí)鐘速率，并減少了并行數據總線(xiàn)的寬度。

第三代器件用于控制數據的傳輸(主要用于攝像機的連接，也可用于顯示器)，用來(lái)設置顯示器亮度和對比度，或攝像機的靈敏度。目前系統中使用的是CAN、LIN或UART傳輸總線(xiàn)，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接口傳輸控制數據，避免使用其它接口。