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开发专栏

超越LVDS的V-by-OneⓇ HS正在车载设备和医疗设备等通用接口应用上大显身手

V-by-OneⓇ HS被使用在液晶电视上,如今已经成为了「De facto・Standard(实际上的标准规格)」。但它的用途并不仅仅限于液晶电视上的影像/图像接口。V-by-OneⓇ HS已经在液晶电视以外各种通用用途上被广泛使用。

采用8B10B以提高其可靠性

V-by-OneⓇ HS在各种高速信号传送用途中越来越得到广泛应用的理由主要是它能高达最大4G bit/秒的数据传送速度。但其同样优秀的可靠性也越来越得到重视。

具有如此高的可靠性,归功于它采用了8B10B变调(符号化)的方式。8B10B变调是80年代前半期开发的技术,广泛应用在90年代后半期的面向高效能计算(HPC)的接口规格「InfiniBand」、面向无线通信基地局的接口规格「CPRI(Common Public Radio Interface)」以及「OBSAI(Open Base Station Architecture Initiative)」的视觉接口等用途上(図1)。这些用途都丝毫不允许任何错误。
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那为什么使用8B10B变调技术能提高产品可靠性呢?主要有两方面理由。

第1是通过把8bit切换成10bit,限制了低频率范围的20%。也就是说,能减少20%的低频率侧。ISI波动(ISI:Inter-symbol interference)是从振幅大的低频率向振幅小的高频率波形重叠而发生的,所以其效果非常大。在超过Gbit/秒的高速数据传送且传送距离远因此损耗大的情况下,控制ISI波动就能相应提高传送品质。

另一个理由是它能确保完全的DC平衡。也就是说即使AC结合也不会改变信号品质。这样就可以同时解决数据符号化依附的基线漂移和DC不平衡、killer・packet、电脑逻辑型等关于传送信号的DC平衡问题。

我们来具体说明一下这个装置。8B10B变调是将原有的8bit的输入信号分为上段3bit和下段5bit,然后分别将上段的3bit转换成4bit(3B4B转换);下端的5bit转换到6bit(5B6B转换)。每段都是根据事先定好的转换线来将数据转换为符号。每种符号都备有正(+)负(-)2种线。8B10B code表上称之为「RD+/-(Running Disparity)」。前一次的串行传输为正的话下一次就为负;前一次为负的话下一次就输出正的符号。根据这个code表的转换,就能使「0」或「1」不会连续5bit以上;同时也能消除1和0之间数量的不均等(dispality)。1与0的数量差会持续保持在±1以内。因此几乎可以确保完全的DC平衡。

日趋广泛地被用于车载摄像头

采用V-by-OneⓇ HS的通用用途的代表例有车载摄像头的影像/图像接口。V-by-OneⓇ HS的最大数据传送速度高达4Gbit/秒,因此可仅用一根光缆传送高分辨率数据和多个摄像头拍摄的数据(图2)。在削减成本减少重量的同时,也提高了可靠性。
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此外如医疗用电子设备及打印机复合机(MFP)、娱乐设备等的影像信号、图像信号的传送用途上也可广泛应用。使用V-by-OneⓇ HS能增大像素数和帧滞后。不仅如此,还可使用较细的光缆、或者延长光缆长度。

我们来看一下具体的实例。比如用V-by-OneⓇ HS来连接信号传感器和控制主板时,可以使用0.32mm(AWG28)和0.25mm(AWG30)的铜线;这么细也能传送数米。且因为光缆极细所以也很柔软,因此即便在电子设备狭窄的內箱里也可以简单地缠绕光缆。

但对应V-by-OneⓇ HS的SerDes芯片的DataSheet上会出现DE(Data Enable、允许数据)信号和Hsync(水平同期)信号、Vsync(垂直同期)信号等不同的信号名称出现。这些都是控制影像/图像数据传送时机的信号名称。因此,有些工程师会问“V-by-OneⓇ HS是一种影像/图像数据专用接口技术么?”但事实并非如此。它也可以作为采用8B10B变调方式的普通数据通信用SerDes芯片来使用。

具体如下:首先Hsync信号和Vsync信号可以不使用。DE(DataEnable)信号在8B10B变调方式中一般用于「K code(K28.5)」 的插入。K28.5是K code中的1种;用于标示10bit信号的边界。不使用Hsync信号与Vsync信号;仅将DE信号作为控制信号(K28.5的插入)来使用,这样一来V-by-OneⓇ HS就可以作为通过数据等数据通信用的普通SerDes芯片来使用。换句话说,V-by-OneⓇ HS是「采用8B10B变调方式的最大4G bit/秒的通用SerDes芯片。

这在高速串行接口的物理上可以说是类似于「PCI Express Gen2」的存在。PCI Express Gen2也是一种使用8B10B变调的嵌入式时钟方式的技术。不同的是PCI Express Gen2的最大数据传送速度略高,可达5G bit/秒;且必须遵循上位通信规约。

因此,V-by-OneⓇ HS更能作为一般的数据通信用高速接口来灵活运用。此外,它还有Bas通信规约特有的信号交换处理和无过耗等特征。当然,还可以根据需求自由装配上位通信规约。

备有众多对应产品

THine Electronics已产品化了众多对应V - by -ONEⓇHS的发送(传送器)IC和接收(接收器)IC(表1)。zoom

对应LVCMOS输入信号的每lane最大数据传输速度为4G位/秒的传送器IC有「THCV231」和「THCV235」(图3左)。可对应时钟频率为24M~160MHz的范围。
虽然是V - by -ONEⓇHS接口基本是单lane,但根据设备也有多lane的产品。可以根据需要的区域选择。
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THCV231和THCV235的区别在于封装。THCV231 是32pin的QFN封装,适用于装载在小型化要求的电子设备上;而THCV235是64端子QFN。对应这些传送器IC的接收器IC为「THCV236」。(图3右)。输出信号为LVCMOS。封装是64pin QFN。

我司还准备了对应LVDS输出信号的传送器IC和接收器IC。1端口的LVDS对应的传送器IC为「THCV233」,接收器IC为「THCV234」(图4)。V - by -ONEⓇHS接口是1 lane,这个产品的最大数据传送速度为3.4G bit/秒。zoom

2端口的LVDS对应的传送器IC为「THCV215」,接收器IC为「THCV216」。V - by -ONEⓇHS接口为2 lane,最大数据传送速度是每lane 3.75G bit/秒(图5 )。
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此外我司还准备了四接口的LVDS对应的接收器IC--「THCV226」。虽然没有四接口对应的传送器IC,但设想可将2端口输出的串行器IC(「THCV215 / 217」)2个并列,作为集成传送器电路的ASIC等去使用。
V - by -ONEⓇHS接口为4道,最大数据传送速度3.4G bit/秒,因此总带宽可高达是13.6G bit/秒(实效带宽是10.88G bit/秒)(图6)。
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此外,我们还有对应MIPIⓇCSI - 2输入的传送器IC--「THCV241 - Q」。
MIPIⓇCSI - 2输入信号lane数为4根,V - by -ONEⓇHS接口的lane数为2根(图7)。
在车载摄像头和监控相机等使用MIPIⓇCSI - 2接口的设备上,可实现延长电缆长度、减少lane数等功能。
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V - by -ONEⓇHS不仅在液晶电视上,在车载摄像头和监控相机、机器视觉等用途上,都能使像素数和祯速大幅度提高。因此,今后也会在更广泛的不同领域和用途上大显身手。
※「MIPI®」はMIPI Alliance, Inc.的注册商标。

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