[摘抄]汽车电子LVDS收发器及TI、Maxim方案对比

正文之前

    在汽车行业，大家都习惯把经过单根同轴线缆传输数字视频信号的方式叫做LVDS（低压差分信号）传输。但其实在视频领域，LVDS视频信号是一种完全不同的信号，pin数一般至少6根，主要用来做产品内部的视频数据传输（有点类似eDP、DVP或MIPI），比如，电视机内部的主板与显示器TCON板之间的视频传输很可能就是使用LVDS信号。下图就是我拍摄的某电视机主板上的LVDS信号插座，pin数多达40。

 

 

    汽车电子行业因为历史原因，习惯上把同轴线传输数字视频的方式叫LVDS。跟上面提到的LVDS完全不是一回事。这一点务必需要注意。下面的LVDS，也统统指的是汽车电子领域的LVDS。

正文

    TI跟Maxim（美信）都已经在LVDS视频传输方案上耕耘多年，TI的LVDS视频传输方案TI称之为FPD-Link，Maxim的LVDS视频传输方案Maxim称之为GMSL。两者的基本原理相似，两者都是通过将每秒几十到几百兆个像素点（每个像素点16bit-32bit长度）做串行化为Gbps级的数据包，并通过单根同轴线或一对双绞线进行最远长达10-15m的传输。这种纯数字的方案相比于传统的模拟方案清晰度更高，稳定性更好，易于诊断，因此在车载领域得到了广泛的应用。除了TI跟Maxim之外，类似方案的玩家还有Rohm（方案称之为ClocklessLink），THine（方案称之为V-By-One），Inova（方案称之为APIX），Sony（方案称之为GVIF）等。

    LVDS视频传输方案可以分为两种类型，一种是Camera Link，另一种是Display Link。 可以参考下图：

 

 

 

    不管Camera Link还是Display Link，都是LVDS方案。Camera Link是主机接收摄像头传出的视频信号时使用的，Display Link是主机向显示屏发送视频信号时使用的。因为视频的时钟源不同，以及Display Link对于HDCP之类的额外需求，这两类LVDS方案对应着不同的收发器IC。

    我们讨论的方案是主机连接摄像头的方案，因此以下所有讨论只限Camera Link部分。

    有意思的是，TI的FPD-Link研发跟Maxim的GMSL研发部门都在美国加州的San Jose，两者相距10分钟车程。

1. PoC性能

    我们使用一根同轴线进行LVDS视频传输（Cam->主机）的同时，还需要传输电源（主机->CAM）与控制信号（主机->CAM）。因为电源一般是由DCDC生成，带有很大的纹波，LVDS方案的传输电源（Power over Coax，PoC）性能不好的话，LVDS视频信号会受到电源中的纹波的高频谐波的影响，轻则导致视频传输不稳定，严重的话必须使用两根线同时连接主机跟摄像头，一根专门用来传输视频信号，另一根用来传输电源信号。

    目前TI的方案跟Maxim的方案都可以支持PoC。但TI跟美信的方案PoC能力相差比较大。TI代理商给的建议是只能用PoC来给摄像头供电，但如果使用PoC来给红外补光灯供电，风险会比较高。

	TI FPD-Link	Maxim GMSL
PoC最大电流	TI Reference Design最大约200-300mA	实测稳定传输1A以上
PoC最大功率	TI Reference Design最大约2W-3W	实测稳定传输7W以上

2. ESD性能

    车载应用比较关注接口芯片的ESD性能。一般接口ESD等级不足可以通过使用额外的ESD防护管解决。但LVDS视频传输线不行。LVDS视频传输线是非常高速的信号（一般大于1G），ESD防护管上的结电容会对信号质量造成致命影响，在LVDS视频传输方案中难以使用。因此LVDS收发器芯片的ESD性能对整机的ESD性能有直接影响。

    TI的FPD-Link跟Maxim的GMSL做的是对标的产品，因此各家标称的ESD等级参数相同：

Parameter	MAX96705A	MAX96707	MAX96709	MAX96705	MAX96711	MAX9271	DS90UB913A	DS90UB933
ESD 接触放电	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV
ESD 空气放电	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV

    实测发现，TI的FPD-Link方案在8kV接触放电、15kV空气放电的时候不会发生不可逆的物理损坏。但在8kV的接触放电实验时，TI的FPD-Link方案可能会发生滚屏现象，复现几率大。6kV接触放电的情况下，也会有概率可以复现该现象。TI原厂已经确认该问题，暂无相关解决方案。

    相比而言，Maxim的GMSL方案可以保证在8kV接触放电、15kV空气放电的时候，视频信号不受影响。我司相关产品已经经过了我们实验以及批量出货、各种国标、部标、省标的验证，抗干扰性优于TI的FPD-Link方案。

3. 历史原因

    Maxim在LVDS视频传输方案上的开发早于TI。以上对标的产品中，Maxim产品量产时间大部分都早于TI一到两年。但TI在FPD-Link第一代、第二代甚至更早期的视频传输接口相关积累早于Maxim。

4. 交期

    因为不同半导体厂商的交期一直在动态变化中，就2018年总体而言，TI的交期差于Maxim。就2019年看，Maxim交期差于TI。当然这个跟很多其他因素有关，原厂支持力度、代理商支持力度都对这个有较大影响。另外上述对标产品中，MAX96705A、MAX96705、MAX9271是可以P2P替换的，缺料情况下可替代方案较多一些。

5. 价格

    相同性能而言，Maxim的方案成本略优于TI的方案。在量较大的情况下TI的价格可能可以更低。

6. 市场份额

    市场份额这边因为缺乏官方调查报告，评价可能有些主观。但综合各方观点（原厂、代理商、模组厂、主机厂、车厂以及IDH）看来，在车载Camera Link方面，Maxim的方案大概占到市场一半左右或更多。剩下的绝大多数被TI吃掉，最后留下一点点，被Rohm、THine等公司瓜分。

7. 兼容性

    市面上的所有的LVDS视频传输方案互不兼容。因此横向对比没有意义。

    但就自家的LVDS视频传输方案看，TI的FPD-Link方案分为FPD-Link I、FPD-Link II、FPD-Link III。目前主流的是FPD-Link III，跟之前的FPD-Link I、FPD-Link II都不兼容。

    Maxim的GMSL方案分为GMSL（一代）以及GMSL2。GMSL2跟GMSL（一代）是兼容的。也就是说，Maxim的CAM LVDS方案，收发器之间可以随意搭配。TI的还需要特别注意FPD-Link的系列，不同系列的不能实现互相收发。

    当然了，TI的FPD-LINK III家族方案超级多，完全可以满足对不同接口、速率、分辨率的传输要求，个别速率下产品比Maxim的更为丰富，所以不见得在这一方面TI的具有什么劣势。只是在选型的时候需要注意，不要不小心一端选了FPD-LINK II另一端选择了FPD-LINK III。

8. 样品支持力度

    TI对研发样品支持较大，Maxim对研发样品支持较少。但这个评价也相对比较主观，主要看供应商、代理商支持力度，以及项目合作情况而定。

 

    总体而言，综合PoC性能、ESD性能、公司研发历史、交期、价格、市场份额、方案成熟度及可靠性方面，Maxim方案比TI方案稍微具有一点点优势，但差别非常小。两家都是市面上的主流方案，用量非常大。

    但需要注意的是，以上的对比有两个前置条件：

• 1. 车载领域；
• 2. 摄像头与主机之间的LVDS连接。

    如果抛开这两个前置条件，本文的结论不一定成立。比如，在主机与显示屏连接的LVDS方案里，我个人主观感觉TI方案就比Maxim方案更有优势一些。

 

附表：TI vs Maxim串行器相关的性能对比表格

Parameter	MAX96705A	MAX96707	MAX96709	MAX96705	MAX96711	MAX9271	DS90UB913A	DS90UB933
输入类型	CMOS/LVCMOS	CMOS/LVCMOS	CMOS/LVCMOS	CMOS/LVCMOS	CMOS/LVCMOS	CMOS/LVCMOS	LVCMOS	LVCMOS
Data Rates(Mbps)	1500	1500	1500	1500	1500	1500	1200	1600
Input Bits	16	14	14	16	14	16	12+H+V	12+H+V
CRC	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y
PCLK Range	Up to 116MHz	Up to 116MHz	Up to 116MHz	Up to 116MHz	Up to 116MHz	Up to 116MHz	Up to 100MHz	Up to 100MHz
Package	5×5 QFN	4×4 QFN	4×4 QFN	5×5 QFN	5×5 QFN	5×5 QFN	5×5 QFN	5×5 QFN
CRC校验	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y	Y
供电	1.8V	1.8V	1.8V	1.8V	1.8V	1.8V	1.8V	1.8V
ESD 接触放电	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV	±8kV
ESD 空气放电	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV	±15kV
专用GPO	有	有	有	有	有	有	有	有
Line fault	无	无	无	无	有	无	无	无
其他	兼容MAX9271			兼容MAX9271		兼容MAX96705

 

Q&A

 

1.  2021年3月31日 上午9:18

   您好，想请教下关于LVDS和mipi在车载领域的应用，目前adas和自动驾驶领域关于摄像头的数据传输一般采用哪种方案

    2021年4月7日 上午2:13

   • 一个是内部使用的，一个是外部使用的。MIPI不能传远距离，但LVDS可以传10米甚至更长

      
2. 2021年4月10日 下午3:56

   原来如此，感谢分享！另外请教下，常见的ADAS/360环视用的4PIN HSD接口，这里的LVDS视频信号并不是差分线，只是占用其中一根pin？其余3pin有定义用途吗？

   •  2021年5月18日 下午11:30

     HSD没有固定的用途，我见过有用来走一对LVDS线+一堆电源供电线的，也见过走车载以太网的，也有走百兆以太网的。

      
3. 2021年4月12日 下午6:36

   你好，對於新的MIPI APHY規範是否會取代FPD-LInk & GMSL? 或是APHY出現的主要動機請問你的意見?
   請問要透過什麼方式跟您聯絡呢? 謝謝

   •  2021年6月2日 上午1:12

     APHY能否在未来有很大发展主要取决于几大厂家是否力挺。我认为未来10年内比较难取代FPD-LINK或者GMSL，主要是因为目前TI跟Maxim两大阵营推广APHY对于扩大自己的市场份额无益，反而让其他IC厂商更容易设计出替代品，可能会降低TI&Maxim的市场份额。从这个角度而言我认为TI跟Maxim都不会投入APHY的怀抱中。其他厂家可能会选择拥抱APHY但发展不会那么快，主要因为FPD-LINK或者GMSL在产品中成对出现，要更新的话必须一起更新，迭代起来没那么快。

      

      

      

      

     由 刘文浩 · 发布日期 2020年4月6日http://www.liuwenhao.me/?p=3905