支持HDCP的DS90UH949A - Q1：2K HDMI轉(zhuǎn)FPD - Link III橋接器串行器的深度解析

在電子工程領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸和顯示技術(shù)的不斷發(fā)展對相關(guān)器件提出了更高的要求。DS90UH949A - Q1作為一款支持HDCP的2K HDMI轉(zhuǎn)FPD - Link III橋接器串行器，在汽車信息娛樂、安全監(jiān)控等多個領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。今天我們就來深入了解一下這款器件。

文件下載：ds90uh949a-q1.pdf

一、器件概述

DS90UH949A - Q1符合面向汽車應(yīng)用的AEC - Q100標(biāo)準(zhǔn)，器件溫度等級2，能在 - 40°C至105°C的環(huán)境運(yùn)行溫度范圍工作，HBM ESD分類等級2，CDM ESD分類等級C5 。它可將HDMI v1.4b輸入進(jìn)行序列化，支持高達(dá)2K的視頻分辨率和24位色深，通過經(jīng)濟(jì)高效的50Ω單端同軸電纜或100Ω差分屏蔽雙絞線（STP）和屏蔽四路絞線（STQ）電纜提供單通道或雙通道高速串行流。

二、特性亮點

（一）高分辨率視頻支持

支持高達(dá)210MHz的TMDS時鐘，可實現(xiàn)2K（2880x1080）分辨率（24位色深），無論是單路還是雙路FPD - Link III輸出，都能滿足不同應(yīng)用場景下的高清視頻傳輸需求。這對于汽車信息娛樂系統(tǒng)中的數(shù)字儀表板、后座娛樂系統(tǒng)等需要高畫質(zhì)顯示的設(shè)備來說，無疑是一個很好的選擇。

（二）多接口兼容性

• HDMI接口：高清多媒體（HDMI）v1.4b兼容輸入，還支持HDMI模式DisplayPort（DP++）輸入，可廣泛適配各種HDMI信號源。
• HDCP功能：集成型HDCP v1.4密碼引擎，支持片上密鑰存儲，支持HDCP中繼器應(yīng)用，可在輸入端對HDMI音頻和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，并在將數(shù)據(jù)發(fā)送給FPD - Link III接口前重新加密，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/li>
• 音頻提取：最多支持8通道的HDMI音頻提取，同時支持通過外部I2S接口接收多通道音頻，還具有可選的輔助音頻接口，滿足多樣化的音頻傳輸需求。

（三）低電磁干擾設(shè)計

FPD - Link III接口支持通過同一條差分鏈路進(jìn)行視頻和音頻數(shù)據(jù)傳輸以及全雙工控制（包括I2C通信）。通過兩個差分對實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)和控制的整合可減小互連線尺寸和重量，并簡化系統(tǒng)設(shè)計。同時，通過使用低壓差分信號、數(shù)據(jù)換序和隨機(jī)生成最大限度地減少了電磁干擾（EMI）。

（四）高速反向通道

具備高速反向通道，支持速率高達(dá)2Mbps的GPIO，可實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)反饋和控制。

（五）時鐘跟蹤與控制

可跟蹤擴(kuò)頻輸入時鐘以降低EMI，具有1Mbps快速模式增強(qiáng)版的I2C（主/從）以及SPI直通接口，方便進(jìn)行系統(tǒng)的配置和控制。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）汽車信息娛樂

• 車載信息娛樂（IVI）主機(jī)和人機(jī)交互界面（HMI）模塊：為用戶提供高清的視頻和音頻體驗，提升駕駛的娛樂性和交互性。
• 后座娛樂系統(tǒng)：讓后座乘客能夠享受高質(zhì)量的視頻內(nèi)容，增加旅途的樂趣。
• 數(shù)字儀表板：以清晰、準(zhǔn)確的畫面顯示車輛的各種信息，提高駕駛的安全性和舒適性。

（二）安全和監(jiān)控攝像機(jī)

在一些需要高清視頻傳輸?shù)谋O(jiān)控場景中，DS90UH949A - Q1能夠穩(wěn)定地將視頻信號傳輸?shù)斤@示終端，確保監(jiān)控畫面的清晰和流暢。

（三）消費類輸入HDMI端口

可用于各類消費電子設(shè)備，如電視、投影儀等，實現(xiàn)HDMI信號的轉(zhuǎn)換和傳輸。

四、引腳配置與功能

文檔中詳細(xì)列出了引腳的相關(guān)信息，包括名稱、編號、輸入/輸出類型以及功能描述。例如，HDMI TMDS輸入引腳（IN_CLK - 、IN_CLK +等）用于接收TMDS信號，F(xiàn)PD - Link III串行輸出引腳（DOUT0 - 、DOUT0 +等）用于輸出串行數(shù)據(jù)等。這些引腳的合理配置和連接是實現(xiàn)器件正常工作的關(guān)鍵，工程師在設(shè)計過程中需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行準(zhǔn)確的引腳連接和電路設(shè)計。

五、電氣特性與參數(shù)

（一）絕對最大額定值和ESD額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保器件的安全使用至關(guān)重要。同時，ESD額定值也體現(xiàn)了器件的抗靜電能力，在實際應(yīng)用中需要采取相應(yīng)的防靜電措施，以避免器件受到靜電損壞。

（二）推薦工作條件

文檔中給出了各個電源電壓、工作溫度等參數(shù)的推薦范圍。例如，VDD11的推薦范圍是1.045V至1.155V，VDD18的推薦范圍是1.71V至1.89V等。在設(shè)計電源電路時，必須確保這些電壓參數(shù)在推薦范圍內(nèi)，以保證器件的穩(wěn)定工作。

（三）DC和AC電氣特性

包括輸入輸出電壓、電流、頻率等參數(shù)，這些參數(shù)對于評估器件的性能和進(jìn)行電路設(shè)計具有重要的參考價值。例如，F(xiàn)PD - Link II差分驅(qū)動器的輸出差分電壓為900 - 1200mVp.p ，這一參數(shù)決定了信號的強(qiáng)度和質(zhì)量。

六、功能模塊與工作模式

（一）HDMI接收控制器

HDMI接收器是符合HDMI版本1.4b的接收器，能夠在大于2K分辨率下正常工作，雖然不包括以太網(wǎng)通道（HEC）或音頻返回通道（ARC）等1.4b版本的部分特性，但對于大多數(shù)應(yīng)用場景來說已經(jīng)足夠。

（二）TMDS信號傳輸

HDMI使用Transition Minimized Differential Signaling（TMDS）技術(shù)，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(shù)據(jù)。這種技術(shù)采用8b/10b編碼，能夠有效減少電磁干擾并實現(xiàn)高偏斜容忍度。

（三）EDID功能

DS90UH949A - Q1支持多種EDID配置選項，包括外部本地EDID（EEPROM）、內(nèi)部EDID（SRAM）、外部遠(yuǎn)程EDID和內(nèi)部預(yù)編程EDID。通過MODE_SEL引腳或內(nèi)部控制寄存器可以選擇不同的EDID模式，以滿足不同顯示設(shè)備的需求。

（四）FPD - Link III工作模式

支持單鏈路、雙鏈路和復(fù)制模式等多種工作模式。單鏈路模式適用于較低分辨率的視頻傳輸，雙鏈路模式可支持高達(dá)210MHz的HDMI時鐘頻率，實現(xiàn)全2K視頻傳輸。復(fù)制模式則可將相同的視頻信號傳輸?shù)絻蓚€獨立的接收器，適用于一些特殊的顯示需求。

七、編程與寄存器配置

該器件可以通過I2C - 兼容的串行控制總線進(jìn)行配置，多個器件可以共享該總線，最多支持8個設(shè)備地址。通過IDx引腳和電阻分壓器可以設(shè)置設(shè)備地址，同時需要注意I2C信號的外部上拉電阻的選擇和配置。文檔中詳細(xì)列出了各個寄存器的功能和配置方法，工程師在實際應(yīng)用中需要根據(jù)具體需求對這些寄存器進(jìn)行正確的配置，以實現(xiàn)器件的各種功能。

八、應(yīng)用設(shè)計要點

（一）設(shè)計要求

• AC耦合：SER/DES支持僅通過集成DC - 平衡解碼方案的AC耦合互連，需要在FPD - Link III信號路徑中串聯(lián)外部AC耦合電容器。
• 電容選擇：對于不同的解串器，需要選擇合適的AC耦合電容值。例如，與92x解串器連接時，DOUT0和DOUT1的AC耦合電容為100nF；與94x解串器連接時，可為33nF或100nF。

（二）高速互連指南

在進(jìn)行高速FPD - Link III傳輸設(shè)計時，需要遵循一些互連指南，如使用100Ω耦合差分對、采用S/2S/3S規(guī)則進(jìn)行布線間距設(shè)置、盡量減少過孔數(shù)量、使用差分連接器、保持走線平衡、盡量減少對內(nèi)偏斜以及在靠近TX輸出和RX輸入處進(jìn)行端接等。

（三）布局設(shè)計

• 電源布局：電路布局應(yīng)提供低噪聲電源，使用薄電介質(zhì)（2至4mil）的電源/接地夾層可提高電源系統(tǒng)性能，外部旁路電容器應(yīng)包括RF陶瓷和鉭電解類型，且推薦使用MLCC表面貼裝電容器。
• 信號布線：使用至少四層板，將LVCMOS信號與LVDS線分開布線，緊密耦合的100Ω差分線有助于減少噪聲輻射和干擾。同時，從器件中心DAP到接地平面至少需要9個熱過孔，以確保良好的散熱和接地性能。

九、總結(jié)

DS90UH949A - Q1作為一款功能強(qiáng)大的HDMI轉(zhuǎn)FPD - Link III橋接器串行器，具有高分辨率視頻支持、多接口兼容性、低電磁干擾等諸多優(yōu)點，適用于汽車信息娛樂、安全監(jiān)控等多個領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中，工程師需要深入了解其特性、引腳配置、電氣參數(shù)、工作模式以及應(yīng)用設(shè)計要點，才能充分發(fā)揮該器件的性能，設(shè)計出穩(wěn)定、可靠的系統(tǒng)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評論區(qū)分享交流。