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      基于NS1021/1021E的車載USB技術

      作者:時間:2019-03-05來源:電子產品世界收藏

        前言:USB接口基于標準化的傳輸協議,可以方便地實現設備間互聯。USB 2.0標準最高支持480Mbps的傳輸速率。普通USB傳輸系統存在抗干擾性差和傳輸距離近的問題,對其應用場合帶來了限制。本文以車載應用為例,提出車載USB傳輸方案,有效地解決了上述問題,可作為與并列的下一代車載數據傳輸方案。

      本文引用地址:http://www.ytvs.tw/article/201903/398254.htm

        圖1給出了車載視頻與數據傳輸的典型應用,中控主機連接前/后視攝像頭、激光雷達、DSM、行車記錄儀、USB Hub擴展等設備。其中主機與很多設備間需要傳輸多種數據類型,USB 2.0作為使用最廣泛的接口,在電子設備中無所不在,使用USB 2.0協議進行車載數據傳輸具有天然的優勢。USB 2.0支持480Mbps的傳輸速率且功耗低,在傳輸速率、功耗及選擇性上都遠遠超過100M。并且車載USB可以與廣泛的電子設備及芯片無縫對接,提供完美的設備兼容性。

        然而車載數據傳輸線路需要穿過電磁環境復雜的區域,而普通USB傳輸系統存在抗干擾性差和傳輸距離近的問題,對其應用場合帶來了限制。在車載設備中搭載基于/1021E的車載USB方案,就可以有效保證傳輸的可靠性和穩定性。

        

      車載USB,車載以太網

        圖1

        車載USB(Automotive USB),是一種用于車載的USB傳輸協議,其提供與標準USB 2.0設備完全兼容的連接,但在物理層數據傳輸時通過專利技術,將標準USB 2.0的DC耦合信號,變為AC耦合信號,極大的提高了抗共模干擾能力,并通過數據編解碼等技術使得傳輸距離長達30m。

        標準USB線纜的長度不超過5m,但在車載應用中,由于復雜電磁環境的存在,即使1m也對可靠性有很大挑戰,縮短距離并不能完全避免干擾。為徹底解決上述問題,圖2給出了基于/E芯片的車載USB傳輸方案。在Host端的NS1021/NS1021E通過標準USB 2.0接口與主控SOC連接,在Device端的NS1021/NS1021E通過標準USB 2.0接口與USB Device芯片連接從而提供完全的USB 2.0兼容性。而在NS1021/NS1021E之間,則通過AC耦合的車載USB信號進行傳輸,使得傳輸距離可以長達30m,并具有強抗干擾能力。

        

      車載USB,車載以太網

        圖2

        車載USB可以使用車載低頻HSD連接器及線纜或車載USB連接器及線纜。其中標準HSD連接器已經廣泛用于主機與分離屏的連接,但標準HSD連接器的帶寬要求到2GHz以上,連接器阻抗要求為差分100歐姆+/-15%,一般搭配高質量進口線材使用,生產工藝復雜,價格高;而車載低頻HSD連接器帶寬要求為400MHz,連接器處的阻抗要求為差分100歐姆+/-25%即可,很多國產線材能達到性能要求,從而大幅降低線纜成本,并在30m長度范圍內可靠傳輸。

        NS1021/1021E是天津瑞發科半導體技術有限公司推出的基于專利技術的USB 2.0接口增強傳輸方案,已在業界得到廣泛應用,累計出貨超過一百萬片。NS1021采用1對屏蔽雙絞線傳輸,傳輸速率600Mbps;NS1021E采用2對屏蔽雙絞線傳輸,傳輸速率300Mbps,NS1021E進一步降低了對連接器及線纜帶寬的要求。用戶可根據實際產品的需求選擇合適的型號。

        NS1021/1021E本身不解析USB 2.0協議,而是通過專利技術的AC耦合和編解碼技術,來提升傳輸的距離與可靠性。NS1021/1021E的傳輸機制保證了零延時,其也實現了自動均衡技術,從而自適應線纜長度、類型及長期使用后的電特性變化。

        一對NS1021/1021E從邏輯上可以認為等同于一條適于車載應用的高抗干擾性USB 2.0 High Speed線纜,其對USB 2.0協議為透明傳輸,可以兼容任何現有的USB 2.0 High Speed主機、設備或USB 2.0 Hub,也可以通過USB 2.0 Hub兼容任何USB 1.1 Full Speed或USB 1.1 Low Speed設備。

        圖3給出了連接USB 2.0 Hub時的應用實例。Host端或者Device端都可以通過USB 2.0 Hub進行連接,從而可以極大的提高系統設計的靈活性。

        

      車載USB,車載以太網

        圖3

        目前,基于NS1021/1021E的車載USB方案已經應用于多個車廠/一級供應商量產的DSM和行車記錄儀系統中。NS1021/1021E芯片的應用,使得傳輸距離不再受限,而且USB 2.0信號抗干擾性達到車載應用環境的要求。

        結語:NS1021/NS1021E在兩個互聯的USB 2.0設備間提供了一條高速通道,而且對其兩端的USB設備來說,通道是透明的,兼容任何USB 2.0主機、設備及Hub。NS1021/NS1021E自2017年引入車載市場,目前已經在多個車型的DSM和行車記錄儀中使用。本文基于NS1021/NS1021E提出車載USB傳輸方案,可作為與并列的下一代車載數據傳輸方案。



      關鍵詞: NS1021 車載以太網

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