LVDS為汽車應(yīng)用提供強大的視頻接口

在汽車視頻應(yīng)用中，將視頻干擾降至最低的一種方法是使用數(shù)字信號而不是模擬信號。數(shù)字視頻傳輸最有效的接口已被證明是低壓差分信號（LVDS），因為其低信號幅度（0.35V）和差分結(jié)構(gòu)最大限度地減少了電磁輻射。

現(xiàn)代車輛增長最快的信號格式是視頻。直到幾年前，車輛中唯一能找到的視頻顯示器是導(dǎo)航電子設(shè)備附近的導(dǎo)航系統(tǒng)小屏幕。豪華車通過在同一顯示屏上顯示的電視信號來補充這種安排。然而，視頻信號必須從電視接收器傳輸?shù)斤@示器相當(dāng)遠(yuǎn)的距離。圖像信息的格式是稱為復(fù)合視頻基帶信號（CVBS）的模擬視頻信號。

近年來的一些發(fā)展刺激了視頻源、顯示器和相關(guān)視頻傳輸線路的可用性大幅增加。以下討論將介紹其中的一些發(fā)展。

導(dǎo)航顯示器曾經(jīng)與其電子設(shè)備分離，因此可以安裝在駕駛員更容易看到的位置。這種子系統(tǒng)的分離需要額外的視頻傳輸線。如今，越來越多的顯示器被安裝在車輛中，包括顯示速度、每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、車輛狀態(tài)等的電子面板，以及后排乘客的多媒體顯示器，然后他們可以觀看電視或DVD。每臺顯示器都需要一條視頻傳輸線。

未來的車輛可能包括各種輔助駕駛員的攝像頭，例如后視鏡和后視鏡的攝像頭、夜視攝像頭以及識別道路標(biāo)記的攝像頭。同樣，每個攝像頭都需要自己的視頻傳輸線路由到顯示器。

車輛中傳輸線的數(shù)量不斷增加，特別是單個線路的長度越來越長，在模擬CVBS信號的傳輸中帶來了越來越多的問題。這種信號格式對車輛中預(yù)期的電磁干擾并不是特別抗拒，更大的顯示器和更高分辨率的出現(xiàn)使視頻信號干擾更加明顯。（干擾的一種表現(xiàn)形式是多徑效應(yīng)。

最小化視頻干擾的一種方法是使用數(shù)字信號而不是模擬信號。但請記住，視頻線本身并不是干擾的原因。低壓差分信號（LVDS）已被證明是最適合數(shù)字視頻傳輸?shù)慕涌?。其低信號幅度?.35V）和差分結(jié)構(gòu)使LVDS線路具有將電磁輻射降至最低的最佳質(zhì)量。

第一代器件，如MAX9213/MAX9214芯片組，目前集成在汽車視頻系統(tǒng)中，提供1個時鐘輸出和3個數(shù)據(jù)輸出，用于連接導(dǎo)航顯示器和LVDS發(fā)送/接收元件（圖1）。需要三個并行輸出來實現(xiàn)圖像傳輸所需的數(shù)據(jù)速率，時鐘輸出用于同步傳輸。

圖1.這款第一代LVDS發(fā)射器/接收器具有8個輸出。

第一代LVDS器件的一個缺點是需要四對雙絞線（八路輸出）才能以必要的數(shù)據(jù)速率實現(xiàn)傳輸。由于機械不靈活，八個輸出更難安裝，而且它們顯然比一對電線更昂貴。作為回應(yīng)，第二代LVDS器件提供了改進(jìn)：MAX9247/MAX9248芯片組（圖2）等IC僅使用一對電線來傳輸圖像數(shù)據(jù)和時鐘。

圖2.第二代LVDS發(fā)射器/接收器具有兩個輸出。

這種第二代芯片組（LVDS通常不提供）的一個重要特性是電容去耦輸出的選項。這種去耦避免了發(fā)射器和接收器之間的接地偏移問題，后者可以測量幾伏特。對于直流耦合接口，這種電位差會完全阻止數(shù)據(jù)傳輸，甚至產(chǎn)生足夠的電流來破壞電子模塊。

實現(xiàn)容性去耦時，請注意確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會在一個方向上對電容器充電太久。例如，在傳輸一長串“一”時就會發(fā)生這種情況。第二代器件，如MAX9247或MAX9248，采用“直流平衡”方法避免了這個問題。它監(jiān)控傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否存在過長的 1 或 0 鏈，并在發(fā)送之前反轉(zhuǎn)此類鏈的某些部分。當(dāng)該數(shù)據(jù)到達(dá)接收器時，它會再次反轉(zhuǎn)以恢復(fù)原始形式。因此，為了避免電容器過度充電，發(fā)射器會通知接收器每批數(shù)據(jù)是正常的還是反轉(zhuǎn)的。

第二代器件能夠以高達(dá)42MHz的頻率工作，從而實現(xiàn)高達(dá)1.15Gb的數(shù)據(jù)速率。時鐘頻率的增加也會產(chǎn)生更多的電磁輻射。因此，采用擴頻傳輸?shù)燃夹g(shù)將EMI降至最低。擴頻技術(shù)通過在低抖動頻率下抖動時鐘，將EMI峰值的能量分散到整個頻段。由于總能量保持不變，因此最大EMI幅度減?。▓D3）。

圖3.擴頻技術(shù)可降低 EMI。

第二代設(shè)備主要用于連接大型顯示器。在車輛中連接各種攝像頭不需要顯示器所需的高數(shù)據(jù)速率，因此Maxim的第三代LVDS器件將包括工作在低至5MHz的較低時鐘頻率下并具有縮小寬度并行總線的器件。

第三代設(shè)備（主要用于連接攝像頭，但也用于顯示器）的另一個要求是控制數(shù)據(jù)的傳輸。此類數(shù)據(jù)用于設(shè)置顯示器的亮度或?qū)Ρ榷?，或相機的靈敏度。當(dāng)前的系統(tǒng)采用另一個單獨的接口（CAN、LIN或UART），這顯然意味著更多的組件、電纜、空間和成本。第三代LVDS器件將提供直接通過LVDS接口傳輸控制數(shù)據(jù)的可能性，從而消除了對額外接口的需求。

審核編輯：郭婷