高速解串器與無(wú)損數(shù)據(jù)傳輸

如果從傳感器的角度切入，可以很明顯地看到在以往的單傳感器系統(tǒng)中，通常可以直接在傳感器附近預(yù)處理檢測(cè)抓取的數(shù)據(jù)，立即使用這些信息。然而，在越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景中，多種傳感器融合方案是比單傳感更適用的，融合傳感技術(shù)要求將原始的高分辨率數(shù)據(jù)立即傳輸?shù)街醒雴卧M(jìn)行處理。

由于所有數(shù)據(jù)都來(lái)自各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，因此需要確保所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行了同步，而且為了實(shí)時(shí)傳輸同步數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行高帶寬、無(wú)壓縮的傳輸，壓縮數(shù)據(jù)肯定會(huì)造成延遲。因此我們需要通過(guò)更少的導(dǎo)線在系統(tǒng)中高速傳輸分辨率足夠且未壓縮的數(shù)據(jù)。好在串行解串器給大位寬并行總線帶來(lái)了更低成本、更低功耗實(shí)現(xiàn)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的無(wú)損的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸辦法。

解串器無(wú)損傳輸挑戰(zhàn)——高速

串行解串器作為高速數(shù)據(jù)通信中的接口電路，其重要性就如同雙絞線之于網(wǎng)絡(luò)一樣，能夠有效地減少引腳數(shù)和軌跡數(shù)，提高通信數(shù)據(jù)的速率。

像ST的基于MIPI的解串器能將大位寬的并行總線壓縮成一條差分串行鏈路，以速率輸出反序列化像素?cái)?shù)據(jù)。速率能達(dá)到200MHz，能較好地以較低的功耗實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的大量數(shù)據(jù)傳輸。如果僅僅只需要滿足高速的要求，其實(shí)還是比較好實(shí)現(xiàn)的。所以ST在解串器上集成了穩(wěn)壓器，直接為接收器和內(nèi)核邏輯供電，這樣一來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的電源管理也簡(jiǎn)化了不少。

解串器無(wú)損傳輸挑戰(zhàn)——帶寬與復(fù)雜互連

從攝像頭數(shù)據(jù)采集到傳感器數(shù)據(jù)匯聚，每個(gè)需求都對(duì)向更高的幀率和分辨率提出了帶寬要求。并不是所有的串行鏈路技術(shù)都能應(yīng)對(duì)在高帶寬、互連復(fù)雜性和數(shù)據(jù)完整性方面的新挑戰(zhàn)。特別是在電子元件方面，串行鏈路技術(shù)必須提供速度、可靠性和低延遲，以推動(dòng)大量的數(shù)據(jù)來(lái)觸發(fā)實(shí)時(shí)響應(yīng)。

GMSL技術(shù)同時(shí)傳輸高清視頻、音頻、控制信息、聚合傳感器數(shù)據(jù)，GMSL串行解串器支持長(zhǎng)達(dá)15m的千兆屏蔽雙絞線或同軸電纜傳輸，另一方面還能滿足嚴(yán)格的電磁兼容性EMC規(guī)范。

同軸和屏蔽雙絞線電纜的使用減輕了原本復(fù)雜的互連主干網(wǎng)，以較低的系統(tǒng)成本支持視頻多流。與以太網(wǎng)技術(shù)相比，GMSL技術(shù)可以傳輸無(wú)需壓縮的數(shù)百萬(wàn)像素的圖像，對(duì)于機(jī)器視覺(jué)、車載視覺(jué)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是更優(yōu)的。畢竟壓縮不可避免地會(huì)導(dǎo)致信息丟失，因此未壓縮的傳輸更適合實(shí)時(shí)視覺(jué)傳感。

解串器無(wú)損傳輸挑戰(zhàn)——分辨率

在擴(kuò)展電纜覆蓋范圍同時(shí)，圖像質(zhì)量的保持也至關(guān)重要。TI率先提出的FPD Link方案在保持分辨率上一直相當(dāng)可靠。FPD Link 通信協(xié)議的初衷是為了將數(shù)字視頻流從圖形處理器傳輸?shù)綌?shù)字顯示器，旨在用簡(jiǎn)單、易于布線的電纜在數(shù)米范圍內(nèi)傳輸大量未壓縮的數(shù)據(jù)。

在單端同軸或者差分屏蔽雙絞線線上，解串器從單通道或雙通道的FPD-Link III 串行流中恢復(fù)數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)換為雙像素FPD-Link，不同型號(hào)的器件支持從1080p到2K到3K的分辨率。
在某些數(shù)據(jù)源與接收端距離比較遠(yuǎn)的應(yīng)用里，可能會(huì)出現(xiàn)線束較長(zhǎng)，信號(hào)幅度衰減較大的場(chǎng)景，解串器會(huì)集成高速信號(hào)調(diào)理技術(shù)用于延長(zhǎng)數(shù)據(jù)的傳輸距離。比如CDR模塊就用來(lái)濾除輸入信號(hào)的固有抖動(dòng)。

小結(jié)

隨著接口中數(shù)據(jù)速率的增加，并行總線暴露出的傳輸問(wèn)題越來(lái)越多，信道數(shù)量的增多也讓布局的難度越來(lái)越大。大型并行總線會(huì)消耗寶貴的PCB基板空間，解串器方案不僅成本更低、功耗更低、尺寸更小，而且能夠無(wú)延遲無(wú)壓縮地實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。這種傳輸不僅局限在系統(tǒng)內(nèi)部，在不同的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，同樣適用。