浅谈 LVDS 之 GMSL、FPD-LINK 数据传输总线

一、LVDS 是什么？

LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）低电压差分信号，是一种低功耗、低误码率、低串扰和低辐射的差分信号技术，出于以上特性，它常出现在需要高速数据传输的场景，如 ADAS 应用中摄像数据的传输、IVI 应用中中控仪表的显示数据传输。

二、有哪些 LVDS 接口？

在汽车视频数据传输应用比较广泛的接口主要有 GMSL & FPD-Link，它们通过把发送端的多条并行数据（包括视频和控制、 语音等数据）转换成单条的串行数据，在接收端再把串行的数据转换恢复成显示面板或者 SoC 能接收的并行的视频格式和低速控制信号，从而保证 Camera 、Monitor 与处理器之间能够进行稳定的长距离数据传输。

图（1）图源来自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/577914491

三、LVDS 数据传输接口之 GMSL  

GMSL 英文全称为 Gigabit Multimedia Serial Link ，是美信推出的一种针对车用的串行传输接口标准，用来支持未来 ADAS 和信息娱乐系统要求的宽带、互联复杂度和数据完整性的要求。GMSL 技术可以支持 4K 的数据传输流，采用同轴电缆或双绞线介质时，支持长达 15 米的传输距离，该产品满足业界最为严苛的 EMC。支持视频的汇聚与分割，同时还集成了诊断功能，可以实时监测链路传输性能。

美信的 GMSL 支持以下多种用法：

1. 支持 Video 和以太网，通过 GMSL 技术，可以整合高清视频和高速以太网数据传输，简化车内的布局布线，使系统设计更为简单。

图（2）图来自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/646630536

2. 支持多路 Video，针对多传感器融合，由于具备视频切割功能，所以可以使用一个串行器整合多路视频数据，然后分别送入不同的显示器。  

图（3）图来自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/646630536

3. 支持 Camera 4 通道聚合，在环视系统中，由于具有视频汇聚功能，通过 GMSL 四通道解串器，可以同时支持四个摄像头的传输，大大节约系统布线的困扰以及 FPGA 的设计成本。

图（4）图来自 https://zhuanlan.zhihu.com/p/646630536

四、LVDS 数据传输接口之 FPD-Link

FPD-LINK 英文全称为 Flat Panel Display Link，是德州仪器推行的高速数据传输接口标准，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。

FPD-LINK III 的 Camera 最高带宽可达 4.16Gbps，可传输 4M@30fps 的未压缩图像；显示用最高支持 2K/60Hz/24bpp，可支持 HDMI、MIPI DSI 输入，LVDS/MIPI DSI 输出等。

TI FPD-Link 除了能够完成视频数据的传输，它还有其他一些特点：

        1. POC (Power Over Cable)
           由于视频数据经过了 scramble 编码，空出了低频频段，系统可以利用视频传输线束的直流频段，向远端的摄像头供电，简化 ADAS 系统远端摄像头的供电设计。

        2. 双向控制信号传输
           类似于 POC 的原理，FPD Link 器件可以利用视频传输中的空闲时隙，双向传送控制信号，实现诸如远端器件的寄存器访问、软件配置、显示器背光控制、触屏中断以及位置信息的上传等。

        3. 集成信号调理技术
           在部分应用场景中视频源与接收端距离比较远，线束较长，信号幅度衰减较大。解串器中都集成了高速信号调理技术（Signal Conditioner）， 如  Adaptive Equalizer, CDR 等模块，用于延长视频的传输距离。

        4. 支持多种视频线束
           TI FPD-Link 支持高速差分线束（HSD）和铜轴（Coax）电缆。灵活的视频线束选择，使 FPD-Link 适用于多种应用场景，如下图所示：

图（5）图来自 https://www.ti.com.cn/

 

以上是关于 LVDS 之 GMSL、FPD-LINK 数据传输标准的简要介绍，若有疑问，欢迎交流。 

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