李卓

摘 要：近些年來，由于汽車電子設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的高速數(shù)字信號(hào)傳輸，而傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸方式不能滿足需要。本文介紹了一種可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離高速數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)對(duì)遠(yuǎn)處設(shè)備的控制。它使用了TI公司串行器芯片DS90UB949，解串器芯片DS90UB948，LED驅(qū)動(dòng)芯片LP8860三款芯片。本文給出了系統(tǒng)框圖，并介紹了其性能和部分設(shè)置。該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，簡(jiǎn)單方便。?

關(guān)鍵詞：串行器;解串器;DS90UB949;DS90UB948;LP8860

一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的整體框圖如圖一所示，主處理器（視頻信號(hào)發(fā)送端）通過其視頻輸出端輸出HDMI格式的數(shù)字視頻信號(hào)給串行芯片DS90UB949，串行芯片將HDMI視頻信號(hào)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換到FPD-Link III串行信號(hào)流中。再通過一對(duì)100Ω 差分屏蔽雙絞線 （STP） 電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。在另一端解串芯片DS90UB948接收到串行芯片發(fā)出的雙通道FPD-Link III高速串行信號(hào)流后，將其轉(zhuǎn)換成 FPD-Link （OpenLDI） 接口格式，輸出給顯示屏，實(shí)現(xiàn)高清視頻的遠(yuǎn)距離顯示。并且分解出FPD-Link III中的控制信號(hào)，通過I2C接口控制LED驅(qū)動(dòng)芯片LP8860的輸出電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕亮度的控制。

二，芯片介紹

2.1.串行芯片DS90UB949

DS90UB949是一款TI生產(chǎn)的串行芯片，它能夠?qū)DMI格式的視屏信號(hào)和控制信號(hào)轉(zhuǎn)換到FPD-Link III串行流中。為了使信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸，在 FPD-Link接口的基礎(chǔ)上，F(xiàn)PD-Link III接口增強(qiáng)了信號(hào)傳輸和抗干擾能力【1】。該串行器可以通過最長(zhǎng)可達(dá)15米STP電纜與解串器相連接，提供單通道或雙通道高速串行流，實(shí)現(xiàn)高速視頻數(shù)據(jù)傳輸以及全雙工控制。該設(shè)備提供了四條I2S通道，SPI 接口和I2C接口。

2.2.解串芯片DS90UB948

DS90UB948是一款TI生產(chǎn)的解串芯片，它能夠從單路或者雙路的FPD-Link III串行信號(hào)流中恢復(fù)數(shù)據(jù)，將FPD-Link III 信號(hào)轉(zhuǎn)換為FPD-Link （OpenLDI） 接口格式。該解串芯片同樣提供了SPI和I2C兩種控制方式。它可以與串行芯片DS90UB949配合使用，通過FPD-Link III傳輸線路，將主機(jī)發(fā)送的HMDI格式的視屏信號(hào)，在遠(yuǎn)處的顯示器上顯示。

2.3 LED驅(qū)動(dòng)芯片LP8860

LP8860是TI生產(chǎn)的一款LED驅(qū)動(dòng)芯片。它提供了四路高精度的電流阱，每一路可以最高提供150mA的電流。LP8860給LCD背光供電時(shí)，主機(jī)可以通過PWM輸入或者I2C/SPI對(duì)其內(nèi)部寄存器進(jìn)行寫操作的方式，來控制電流阱輸出的的最大電流，從而控制屏幕亮度?！?】

三，雙向控制信道（BCC）

串行器DS90UB949和解串器DS90UB948都包含有I2C接口，同時(shí)也包含一個(gè)雙向控制信道（BCC）。雙向控制信道（BCC）包括從串行器到解串器的正向高速信道和從解串器到串行器的反向低速信道。正向高速信道數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，串行器將HDMI轉(zhuǎn)換為35位的串行信號(hào)，串行流包含時(shí)鐘、控制信號(hào)、視頻和音頻數(shù)據(jù)?！?】反向低速信道數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，解串器DS90UB948把它轉(zhuǎn)換的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送給串行器。通過BCC這個(gè)通道，串行器和解串器兩條I2C總線就被連接起來了，主機(jī)不僅可以通過I2C總線來配置串行器和解串器，甚至可以訪問遠(yuǎn)程的從設(shè)備LED驅(qū)動(dòng)器。

四，系統(tǒng)部分設(shè)置

4.1設(shè)備配置選擇

我們可以通過使用建議的不同阻值的上拉電阻和下拉電阻配置MODE_SEL[1：0]輸入管腳輸入的電壓比，也可以通過I2C線路配置串行器和解串器相對(duì)應(yīng)的寄存器位，完成部分設(shè)置。

串行器DS90UB949會(huì)自動(dòng)將FPD-Link III配置為雙路傳輸模式，也可以配置DUAL_CTL1寄存器設(shè)置為雙路傳輸模式，本結(jié)構(gòu)中為雙路FPD-Link III輸出模式。解串器DS90UB948可通過其寄存器 0x23 [4：2] （MODE_SEL1）和0x49 （MODE_SEL0）配置輸入輸出模式，本結(jié)構(gòu)中為雙路FPD-Link III輸入，雙路OpenLDI輸出模式?！?】

4.2 I2C設(shè)置

I2C總線由兩條雙向的總線構(gòu)成，一條是SCL（串行時(shí)鐘總線），另外一條是SDA（串行數(shù)據(jù)總線），這兩根導(dǎo)線都必須通過外部上拉電阻拉高電位，通常上拉電阻為2.2kΩ時(shí)掛載到1.8V上，上拉電阻為4.7kΩ時(shí)掛載到3.3V上，根據(jù)不同的總線工作速率做出調(diào)整。I2C總線上允許掛載多個(gè)設(shè)備，最多可掛載八個(gè)設(shè)備，但是必須要保證每個(gè)設(shè)備的地址都是獨(dú)一無(wú)二，不能重復(fù)的。

串行器和解串器都可以通過配置IDX引腳的上拉電阻和下拉電阻的阻值來確定其I2C地址。參照推薦地址分配表，本結(jié)構(gòu)串行器上拉電阻和下拉電阻分別選用118kΩ和40kΩ，對(duì)應(yīng)的地址分別是0x0E和0x1C。解串器上拉電阻和下拉電阻分別為60kΩ和25kΩ，對(duì)應(yīng)的地址分別是0x32和0x64。

LED 驅(qū)動(dòng)器LP8860芯片在出廠時(shí)I2C地址已經(jīng)確定了。默認(rèn)7位從地址是2Dh，8位格式是以 5Ah作為寫操作的地址，5Bh作為讀操作的地址。

五，結(jié)束語(yǔ)

由于雙向控制通道（BCC）這一個(gè)特殊的機(jī)制，串行器和解串器組合使用，不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的高速數(shù)字信號(hào)的傳輸，更是可以在不需要額外遠(yuǎn)距離的I2C總線的情況下，實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)較遠(yuǎn)距離從設(shè)備的訪問。在本系統(tǒng)中，主機(jī)可以通過I2C訪問串行器DS90UB949，解串器DS90UB948和遠(yuǎn)處的從設(shè)備LED驅(qū)動(dòng)器LP8860。實(shí)現(xiàn)了高清視屏的較遠(yuǎn)距離顯示，并且能夠通過主機(jī)控制顯示屏的亮度。在汽車后排座椅娛樂系統(tǒng)，數(shù)字儀表，高清視屏監(jiān)控等領(lǐng)域有較大使用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐曉明.趙清瀟.趙憲臣.采用FPD-Link III技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻信號(hào)遠(yuǎn)傳設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2016.11

[2] Texas Instruments Incorporated.LP8860-Q1 Datasheet[EB/OL]

[3] Texas Instruments Incorporated.DS90UB949-Q1 Datasheet[EB/OL]

[4] Texas Instruments Incorporated.DS90UB948-Q1 Datasheet[EB/OL