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在新型汽車電子應用中，信號格式變化最快的是視頻。幾年以前，車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，它只是一個導航電子裝置，有些豪華型汽車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的距離，圖像格式是被稱為復合視頻基帶信號(CVBS)的模擬信號。 近幾年，隨著汽車電子技術的發展，對視頻源、顯示設備和視頻傳輸線的研究開發取得了很大進展。例如，將導航顯示器與電子系統分離開，使顯示器可以安裝在便于駕駛者觀察的位置。這種分離需要增加視頻傳輸線。 此外，如今汽車上安裝了越來越多的顯示設備，包括用于顯示速度、轉速、汽車狀態的電子儀表盤，以及后排座多媒體播放器(乘客能夠觀看電視或DVD等)。各個顯示器都需要視頻傳輸線。新一代汽車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，而每個攝像機都需要通過視頻傳輸線連接到顯示設備。 車體內部迅速增加的傳輸線，特別是這些傳輸線越來越長，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的電磁干擾。此外，大屏幕顯示與越來越高的分辨率進一步加劇了視頻干擾(如多徑干擾)。 圖1：第一代LVDS收發器有8路輸出，可利用LVDS發送/接收器連接導航顯示屏。 減小視頻干擾的一種方案是用數字信號取代模擬信號，視頻信號線本身不能產生干擾。現已證明，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傳輸線具有最小的電磁輻射。 第一代LVDS傳輸器件(如MAX9213、MAX9214)已經安裝在汽車上，可提供一路時鐘輸出和三路數據，利用LVDS發送/接收器連接導航顯示屏(圖1)。三路并行輸出要求達到圖像傳輸所需的速率，時鐘被用于同步傳輸。 圖2：在直流均衡LVDS數據輸出格式中，每7個并行數據位為一組，每組有2位附加位用于指示數據是否反轉。 第一代系統的一個重要特征是可以選擇輸出電容耦合，這種耦合方式避免了發送器和接收器之間的地電位差，這個電位差有時可能達到幾伏量級。如果采用直流耦合，電位差可能使數據傳輸完全無法進行，甚至產生很到的電流，從而損壞電路。若采用電容耦合，必須注意在一個傳輸方向不能讓數據對電容長時間充電，傳輸一長串“1”時即可發生這種情況。 MAX9213/MAX9214內部的“直流平衡”電路能夠解決這一問題。當它檢測到一長串“0”或“1”時，將在發送數據之前將其反轉。每7個并行數據位為一組，每組有2位附加位用于指示數據是否反轉，如圖2所示。當數據到達接收端時，接收器再將其恢復到原始數據。為了避免電容過充電，發送器需要通知接收器數據是否經過反轉。 第一代LVDS器件的缺陷是需要四對雙絞線達到所要求的數據速率，因此8條數據線使機械結構變得復雜。第二代LVDS器件對此進行改進，例如MAX9217和MAX9218，采用一對雙絞線同時傳輸數據和時鐘。 圖3：MAX9217和MAX9218之間視頻、控制數據鏈路設置和連接的結構圖。 MAX9217串行器具有27位并行輸入，總線速率高達35Mbps。在這27位中，18位是視頻RGB數據，其中3基色各占用6位，其余9位是控制信號。9位控制信號中的前3位被指定為垂直、水平和RGB數據同步：VSYNC(C0)、HSYNC(C1)和ENAB(C2)。剩下的6個控制位(C3至C8)用于其他控制信號。 圖4：串行鏈路的視頻數據和控制數據格式。 在本例中，我們使用6個控制位中的一部分傳輸音頻數據。MAX9217可以將18位RGB數據或9位控制數據轉換為串行數據，然后通過LVDS鏈路對其進行傳輸。在視頻顯示的消隱期內發送控制數據，由RGB數據使能信號(ENAB)指示。MAX9218接收到串行數據后，將其轉換成與MAX9217輸入格式相同的并行數據。同樣，當MAX9218輸出并行數據時，根據串行LVDS鏈路的時序重新生成總線時鐘。圖3為MAX9217和MAX9218之間視頻、控制數據鏈路設置和連接的結構圖。圖4視頻數據和控制數據的時序。根據視頻格式、顯示器分辨率和鏈路速率，RGB數據的控制占空比在1％至5％之間。 圖5：擴頻技術降低EMI。 利用一對傳輸線實現數據、時鐘的高速傳輸，這些器件可以比第一代器件傳送更多的數據。Maxim即將推出的該系列器件速度將達到42MHz，1.15Gb。時鐘頻率的提高導致更強的電磁輻射，可利用擴頻傳輸技術減小EMI。擴頻技術在時鐘頻率中加入抖動，將原來的EMI峰值能量擴散在較寬頻帶。由于能量不變，所以EMI的最大峰值被削減(圖5)。 第二代LVDS數據傳輸器件主要針對大屏幕應用而設計。汽車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器件采用低時鐘速率，并減少了并行數據總線的寬度。第三代器件用于控制數據的傳輸，可被用來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，這些方案需要更多的器件、電纜，且占用空間大，成本較高。Maxim的第三代器件將用LVDS接口傳輸控制數據，而避免使用其它接口。 |
