汽車顯示器接口設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

　　IMS Research的調(diào)查顯示，帶有視頻功能的汽車音響主機(jī)的數(shù)量將會(huì)由2006年的850萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2015年的2660萬(wàn)臺(tái)。為了既能向駕駛員提供信息，又不分散其注意力，顯示器需要安裝在遠(yuǎn)離汽車音響主機(jī)的位置，并將畫(huà)面投影到擋風(fēng)玻璃的背面。這種結(jié)合了圖像源和面板的視頻接口正在越來(lái)越多地從模擬視頻技術(shù)轉(zhuǎn)向質(zhì)量更高的RGB(紅綠藍(lán))數(shù)字視頻格式，后者已成為L(zhǎng)CD顯示器中使用的標(biāo)準(zhǔn)接口。前端顯示應(yīng)用的電纜長(zhǎng)度通常保持在1到3米的范圍內(nèi)，而后座娛樂(lè)(RSE)單元的電纜則需要達(dá)到8米甚至更長(zhǎng)。這種連接支持千兆位/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)的波特率，并可以利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行器/解串器(SerDes)解決方案完美實(shí)現(xiàn)。與傳輸一路較寬的并行視頻總線相比，這種芯片組大大降低了傳輸線和連接器的引腳數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)了出眾的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)勢(shì)。

　　為滿足汽車顯示器接口方面的嚴(yán)苛要求，比如高數(shù)據(jù)吞吐量、超薄布線、高級(jí)信號(hào)調(diào)節(jié)、可檢測(cè)性以及超低EMI(電磁干擾)等。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NS)公司開(kāi)發(fā)出DS90UR905/6 和DS90UR907/8 SerDes芯片組，該產(chǎn)品是能將分辨率從QVGA(400 x 240)擴(kuò)展到24位色深的XGA(1024 x 768)的嵌入式時(shí)鐘SerDes解決方案。寬范圍的像素時(shí)鐘頻率使汽車制造商只需在其整個(gè)車型系列中采用一個(gè)數(shù)字視頻顯示接口方案，即可覆蓋從雙畫(huà)面的小儀表盤面板、中控臺(tái)的LCD到更大尺寸的RSE顯示器應(yīng)用。

　　視頻應(yīng)用和SerDes概念

　　SerDes組件的目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域是平板顯示器鏈路接口，它可以通過(guò)一根較長(zhǎng)的串行電纜把圖像主機(jī)與顯示器連接起來(lái)。典型的例子包括：中央信息顯示器(CID)、儀表盤、頭枕上的娛樂(lè)顯示器或?yàn)楹笞丝蜏?zhǔn)備的車頂下降式顯示模塊，如圖1所示。這些新型芯片組是NS推出的FPD-Link II系列產(chǎn)品中的一組，它們可以將一個(gè)視頻源的27位數(shù)字RGB色彩信息和時(shí)間控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)嵌入了時(shí)鐘信息的單一串行數(shù)據(jù)流在雙絞線上傳輸。芯片組在I/O(輸入/輸出)層采用高速的差分信號(hào)，也就是說(shuō)，在真(正)端子上傳輸實(shí)際信號(hào)的同時(shí)，互補(bǔ)(負(fù))端子上傳輸與之對(duì)應(yīng)的相反極性信號(hào)。

　　圖2在系統(tǒng)層面上描述了視頻傳輸?shù)母拍?。除了顏色和時(shí)序位外，還有一個(gè)可選的I2C控制接口，它可替代通過(guò)常規(guī)引腳帶選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的組件配置。芯片組支持18bpp(每像素位)或24bpp的色深。彩色顯示器使用3個(gè)子像素(紅、綠、藍(lán))來(lái)定義一個(gè)單獨(dú)的像素。由于每個(gè)像素有18位(6位紅，6位綠和6位藍(lán))，我們可以得到26.2萬(wàn)種顏色。大多數(shù)人的眼睛可以看到1000萬(wàn)種以上的顏色，這也就解釋了為什么使用24bpp已成為趨勢(shì)：它能提供超過(guò)1600萬(wàn)種顏色，可實(shí)現(xiàn)更豐富的用戶體驗(yàn)和平滑的顏色梯度。像素時(shí)鐘范圍現(xiàn)已極寬：頻率可從5MHz 到65MHz,這使得串行鏈路速率從140Mbps提高到1.82Gbps，涵蓋了汽車顯示器的全部主流分辨率。

　　并行LVCMOS輸入和輸出信號(hào)可以分別靈活地對(duì)準(zhǔn)同步發(fā)射器輸入及接收器恢復(fù)輸出時(shí)鐘(PCLK)的上升沿或下降沿，這一特性大大簡(jiǎn)化了串行器至圖像控制器以及解串器至LCD計(jì)時(shí)控制器的接口連接。在發(fā)射器并行時(shí)鐘周圍的一定頻段內(nèi)，SerDes芯片組在預(yù)同步接收器的PLL時(shí)無(wú)需外部參考時(shí)鐘(石英或振蕩器)。甚至在一切可能的隨機(jī)數(shù)據(jù)模式傳輸過(guò)程中該同步都能得到保證，這被稱為隨機(jī)數(shù)據(jù)鎖定特性。這不僅節(jié)省了參考組件系統(tǒng)的成本，而且消除了另一個(gè)潛在的電磁干擾源。該性能還可以實(shí)現(xiàn)熱插拔，即在不需要任何特殊排序或訓(xùn)練模式的情況下，就可以對(duì)送往解串器的串行數(shù)據(jù)流執(zhí)行斷言/取消斷言操作。

　　一旦接收器PLL鎖定在發(fā)射器的頻率下，即可由LOCK輸出標(biāo)志引腳顯示這一狀態(tài)，確保接收器輸出的數(shù)據(jù)完整性。DS90UR907/8芯片組具有DS90UR905/6芯片組的一切特性，兩耳區(qū)別在于輸入輸出不再是發(fā)送LVCMOS信號(hào)的并行總線，而是遵照開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FPD-Link。很多現(xiàn)代化的圖像控制器、顯示定時(shí)控制器、ASIC和FPGA都支持這種一級(jí)串行化技術(shù)，它采用適合18bpp的3個(gè)數(shù)據(jù)通道，或者適合24bpp的4個(gè)數(shù)據(jù)通道，每一個(gè)都有一路并行時(shí)鐘通道。電信號(hào)的發(fā)送遵循開(kāi)放的ANSI/TIA/EIA-644A標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)又稱作LVDS(低壓差分信號(hào)傳輸)。使用該接口技術(shù)代替常規(guī)LVCMOS的優(yōu)勢(shì)在于：采用差分信號(hào)可降低電磁干擾，并減少組件的引腳數(shù)量，如圖3所示。

　　圖3 FPD-Link系統(tǒng)接口選項(xiàng)的優(yōu)勢(shì)