5.1 TI 高精度实验室-V³Link™：什么是V³Link并行转换器

[蜂鸣声]

大家好！

我是 Casey McCrea。

在本培训模块中， 我将向您介绍

V3Link，这是一项激动人心的 新技术，由 TI 公司开发，

用于在广泛的 工业、医疗和

消费类应用中实现 无压缩、低延迟的

视频数据链路。

V3Link 是一种 高速双向视频 SerDes

技术，可通过几米的 单根电线实现

视频数据、控制 信号和电源的

非压缩传输。

V3Link SerDes 适用于 许多不同的行业

和设备，这些行业 和设备需要通过长距离

电缆传输数字、 音频和视频。

图为工业环境中 使用的 V3Link 的

几个示例；智能电器；

和医疗设备， 例如内窥镜和

患者监护仪。

通过本视频，我将 讨论 V3Link 技术的

基本原理，包括数据

接口、序列化和 反序列化的概念、

高速串行通道本身

以及双向通信。

V3Link 技术 充当基于协议的

数据接口之间的 桥梁，这些接口

需要使用多个 信号导体来传输

高带宽数据。

这些接口的一些 常见示例包括

TMDS、MIPI D-PHY、LVDS 等。

这些标准都定义了用于 传输音频、视频或其他

数字数据源的 不同物理层。

不过，通常而言， 这些标准仅用于

短距离传输 视频，其中可能

包括 PCB 布线或

柔性电缆。

从内窥镜到 工厂自动化的

广泛应用要求 使用坚固的柔性

电缆在更长的 电缆距离上传输

这种高带宽数据。

这是一个挑战， 不仅是因为这种

传输信道引入的 信号损耗，

还由于医疗或 工业应用中常见的

EMI 或 EMC 考虑因素的引入，

在这些应用中，外部噪声源 可能会随着电缆向目的地

伸展对电缆产生干扰。

由于 V3Link 可以 连接到许多不同的

并行数据格式， 因此这也意味着

该技术可以用作 格式转换器，

其中源接口可能 与同步接口不匹配。

V3Link 设备通过 支持来自众多供应商的

各种电缆类型， 为工程师提供了

很大的设计灵活性。

大多数应用通常使用

同轴或双 绞线电缆

在串行器和解串器 之间传输信息。

与双绞线电缆 相比，同轴电缆

由于其电磁结构 而趋向于具有

较低的插入 损耗特性，

并且与其他 类型的电缆

相比，它们的 成本通常也较低。

另一方面，双绞线 电缆类型受益于以下

事实：信号在 这些电缆中

以差分方式 进行传输，

这意味着它们 通常更不易

受单端 电磁干扰的

影响。

双绞线电缆 通常有三种

STP 或屏蔽 双绞线；STQ，

代表星绞组；或 UTP，代表非屏蔽双绞线。

屏蔽双绞线 电缆通过在

双绞线周围使用 薄导体提供更强的

抗外部噪声 干扰能力。

由于医疗或 工业应用中

恶劣的 电磁环境，

大多数系统使用 STP 或 STQ 而不是 UTP。

同轴电缆通常还 用于沿着与传输

高速数据相同的 导体将直流电

传输到远程设备， 因为外部屏蔽层

可以像直流电的 回路一样工作，

并且可以从 直流电中滤除

也在线路上传输的 交流信号成分。

该方案通常称为 同轴电缆供电

或 PoC。

大多数 V3Link 设备 可以支持同轴或双绞线

配置，以确保 在各种应用中的

灵活性。

V3Link 高速转发 通道用于以最小的

延迟将串行化 视频、音频或其他

数据发送到 端点设备。

为了实现这一点， 串行器必须重新

格式化其传入数据并 嵌入数据时钟，以便

可以使用更少的 导体将其输出。

通过利用专有的 回声消除技术，

V3Link SerDes 还 允许通过一个物理导体

进行全双工通信。

当高速数据正向

从串行器传输到 解串器时，低速

数据也同时传输回到

串行器，而 无需时分复用。

V3Link 串行器 和解串器设备

通过在链路的 每一端连续

抵消其自己的 传输信号来

自动建立 该双向通道。

反向通道通常 以比正向通道

数据低得多的 速度运行，以便于

在两侧实现适当的 分离，并且可以包含

有关同步设备的 信息、触摸中断、

控制信号、 状态信息等。

使用此同步反向 通道通信，

还可以在链路上 沿正向或反向方向

启用 I2C 访问和

GPIO 传输。

为了补偿通道 插入损耗，

该损耗可能很大，具体 取决于运行速度和类型

或者所使用的 电缆长度，V3Link

解串器利用 多种均衡技术来

恢复高频信号

成分并减轻 码间串扰、

反射或外部噪声 产生的影响。

考虑左侧显示的眼图。

在串行化设备的 输出端进行

测量时，信号眼的 张开度足够大。

不过，一旦该高速数据

通过 10 米长的 STP 电缆，插入

损耗和 ISI 的 影响就会极大地

降低眼图质量，

不均衡的接收器 将无法正确地

恢复数据。

通过解串器上的 自适应均衡器后，

您可以看到 眼图已经

恢复了垂直高度 和水平宽度。

首先，V3Link 解串器 利用连续时间线性均衡器

或 CTLE--

电路，此电路 充当高频信号

成分放大器， 高频信号成分在

有损信道中更快地衰减。

CTLE 电路有几个 不同的增益级，

以解决不同的通道 损耗问题，具体取决于

系统中使用的 电缆的类型或长度。

接下来，V3Link 解串器利用

时钟域恢复或 CDR 电路，通过

降低由 ISI、反射或 外部噪声导致的

抖动影响来进一步 提高时域中的信号

质量。

有关如何解读 眼图的更多详细信息，

请参阅高精度实验室 视频“什么是眼图？”

V3Link 传输通过将输入 数据组合成数据包

或帧来工作，以便 以更高的速度

进行串行传输。

正向通道帧大小可能 在 28 至 40 位的范围内变化，

并使用 8b/10b 样式编码， 具体取决于器件系列。

对于 V3Link 正向通道 信号，以千兆赫兹

为单位的信号频率

是以千兆位/秒的 有效波特率的一半。

例如，4.2 千兆位/秒的

正向通道将使用 2.1 千兆赫兹的基本载波频率。

正向通道帧可分为四个

主要类别 [音频消失]。

有效载荷数据 构成了帧的大部分。

这是数据的 高带宽部分，

可能包括视频像素 信息、音频数据或

其他数据类型， 其中包括

雷达、激光雷达等。

每个帧有两个 嵌入式时钟位，

这有助于建立高速

信号的定时和帧边界。

DCA 和 DCB 位用于 对信号进行直流

平衡，还用于 在多个连续帧

之间传输编码信息

以建立链路。

直流平衡有助于 确保交流耦合

通道不会受到 数据中过多 1

或 0 符号引起的 基带漂移的影响。

还包括控制位以 传送边带信息，

例如 I2C、GPIO、SPI 或 CRC。

V3Link 设备 利用连续反向

通道通信方案， 该方案允许

在同一个导体或 导体对上进行

全双工通信。

反向通道包含 I2C、GPIO、状态

或其他将通过 链路传送到远程

伙伴的信息。

正向通道通信和 反向信道通信

之间的一项主要区别 在于反向通道采用的

是曼彻斯特编码。

该基于跳变的 编码方案允许

较低的数据速率 符号通过交流

耦合链路，而不需要 单独的时钟通道。

从模拟信号的 角度而言，

务必注意对于 曼彻斯特编码

信号，符号速率 上等于数据速率。

例如，如果反向通道

速率设置为 50 兆位/秒，

则反向通道频率 将等于 50 兆赫兹。

频谱对于 EMC 优化以及同轴

供电方案的功率滤波

非常重要。

好的，让我们快速测验一下 您对知识的掌握情况。

对于每通道每秒 4.1 千兆位的

V3Link 正向信道频率，

该信号每个 通道的基本

载波频率是多少？

a，4.16 千兆赫兹；b，104 兆赫兹；c，2.08 千兆赫兹；

或 d 6.72，哪一个正确？

答案是 c，2.08 千兆赫兹。

请记住， V3Link 数据通道

使用 NRZ 信令， 每个时钟周期

产生 2 位。

第二，对于 每秒 50 兆位的

V3Link 反向通道速率， 信号的基本载波

频率是多少？

a，10 兆赫兹；b，50 兆赫兹；c，5 兆赫兹；

还是 d，25 兆赫兹？

答案是 b，50 兆赫兹。

请记住，V3Link 反向 通道使用曼彻斯特

编码，因此位符号 速率和兆赫兹

等于位速率。

最后一个问题，判断对错。

V3Link 是一种 双向半双工协议。

错误。

V3Link 确实 是双向的，但

可以同时在两个 方向上传输数据，

这意味着它实际上 是一个全双工协议。

总而言之， 您可以访问

其他技术资源， 并按照此处提供的

ti.com 链接查找 适合您的应用的

V3Link 产品。

非常感谢您抽出 时间观看此视频，

下次再见。

[蜂鸣声]

大家好！

我是 Casey McCrea。

在本培训模块中， 我将向您介绍

V3Link，这是一项激动人心的 新技术，由 TI 公司开发，

用于在广泛的 工业、医疗和

消费类应用中实现 无压缩、低延迟的

视频数据链路。

V3Link 是一种 高速双向视频 SerDes

技术，可通过几米的 单根电线实现

视频数据、控制 信号和电源的

非压缩传输。

V3Link SerDes 适用于 许多不同的行业

和设备，这些行业 和设备需要通过长距离

电缆传输数字、 音频和视频。

图为工业环境中 使用的 V3Link 的

几个示例；智能电器；

和医疗设备， 例如内窥镜和

患者监护仪。

通过本视频，我将 讨论 V3Link 技术的

基本原理，包括数据

接口、序列化和 反序列化的概念、

高速串行通道本身

以及双向通信。

V3Link 技术 充当基于协议的

数据接口之间的 桥梁，这些接口

需要使用多个 信号导体来传输

高带宽数据。

这些接口的一些 常见示例包括

TMDS、MIPI D-PHY、LVDS 等。

这些标准都定义了用于 传输音频、视频或其他

数字数据源的 不同物理层。

不过，通常而言， 这些标准仅用于

短距离传输 视频，其中可能

包括 PCB 布线或

柔性电缆。

从内窥镜到 工厂自动化的

广泛应用要求 使用坚固的柔性

电缆在更长的 电缆距离上传输

这种高带宽数据。

这是一个挑战， 不仅是因为这种

传输信道引入的 信号损耗，

还由于医疗或 工业应用中常见的

EMI 或 EMC 考虑因素的引入，

在这些应用中，外部噪声源 可能会随着电缆向目的地

伸展对电缆产生干扰。

由于 V3Link 可以 连接到许多不同的

并行数据格式， 因此这也意味着

该技术可以用作 格式转换器，

其中源接口可能 与同步接口不匹配。

V3Link 设备通过 支持来自众多供应商的

各种电缆类型， 为工程师提供了

很大的设计灵活性。

大多数应用通常使用

同轴或双 绞线电缆

在串行器和解串器 之间传输信息。

与双绞线电缆 相比，同轴电缆

由于其电磁结构 而趋向于具有

较低的插入 损耗特性，

并且与其他 类型的电缆

相比，它们的 成本通常也较低。

另一方面，双绞线 电缆类型受益于以下

事实：信号在 这些电缆中

以差分方式 进行传输，

这意味着它们 通常更不易

受单端 电磁干扰的

影响。

双绞线电缆 通常有三种

STP 或屏蔽 双绞线；STQ，

代表星绞组；或 UTP，代表非屏蔽双绞线。

屏蔽双绞线 电缆通过在

双绞线周围使用 薄导体提供更强的

抗外部噪声 干扰能力。

由于医疗或 工业应用中

恶劣的 电磁环境，

大多数系统使用 STP 或 STQ 而不是 UTP。

同轴电缆通常还 用于沿着与传输

高速数据相同的 导体将直流电

传输到远程设备， 因为外部屏蔽层

可以像直流电的 回路一样工作，

并且可以从 直流电中滤除

也在线路上传输的 交流信号成分。

该方案通常称为 同轴电缆供电

或 PoC。

大多数 V3Link 设备 可以支持同轴或双绞线

配置，以确保 在各种应用中的

灵活性。

V3Link 高速转发 通道用于以最小的

延迟将串行化 视频、音频或其他

数据发送到 端点设备。

为了实现这一点， 串行器必须重新

格式化其传入数据并 嵌入数据时钟，以便

可以使用更少的 导体将其输出。

通过利用专有的 回声消除技术，

V3Link SerDes 还 允许通过一个物理导体

进行全双工通信。

当高速数据正向

从串行器传输到 解串器时，低速

数据也同时传输回到

串行器，而 无需时分复用。

V3Link 串行器 和解串器设备

通过在链路的 每一端连续

抵消其自己的 传输信号来

自动建立 该双向通道。

反向通道通常 以比正向通道

数据低得多的 速度运行，以便于

在两侧实现适当的 分离，并且可以包含

有关同步设备的 信息、触摸中断、

控制信号、 状态信息等。

使用此同步反向 通道通信，

还可以在链路上 沿正向或反向方向

启用 I2C 访问和

GPIO 传输。

为了补偿通道 插入损耗，

该损耗可能很大，具体 取决于运行速度和类型

或者所使用的 电缆长度，V3Link

解串器利用 多种均衡技术来

恢复高频信号

成分并减轻 码间串扰、

反射或外部噪声 产生的影响。

考虑左侧显示的眼图。

在串行化设备的 输出端进行

测量时，信号眼的 张开度足够大。

不过，一旦该高速数据

通过 10 米长的 STP 电缆，插入

损耗和 ISI 的 影响就会极大地

降低眼图质量，

不均衡的接收器 将无法正确地

恢复数据。

通过解串器上的 自适应均衡器后，

您可以看到 眼图已经

恢复了垂直高度 和水平宽度。

首先，V3Link 解串器 利用连续时间线性均衡器

或 CTLE--

电路，此电路 充当高频信号

成分放大器， 高频信号成分在

有损信道中更快地衰减。

CTLE 电路有几个 不同的增益级，

以解决不同的通道 损耗问题，具体取决于

系统中使用的 电缆的类型或长度。

接下来，V3Link 解串器利用

时钟域恢复或 CDR 电路，通过

降低由 ISI、反射或 外部噪声导致的

抖动影响来进一步 提高时域中的信号

质量。

有关如何解读 眼图的更多详细信息，

请参阅高精度实验室 视频“什么是眼图？”

V3Link 传输通过将输入 数据组合成数据包

或帧来工作，以便 以更高的速度

进行串行传输。

正向通道帧大小可能 在 28 至 40 位的范围内变化，

并使用 8b/10b 样式编码， 具体取决于器件系列。

对于 V3Link 正向通道 信号，以千兆赫兹

为单位的信号频率

是以千兆位/秒的 有效波特率的一半。

例如，4.2 千兆位/秒的

正向通道将使用 2.1 千兆赫兹的基本载波频率。

正向通道帧可分为四个

主要类别 [音频消失]。

有效载荷数据 构成了帧的大部分。

这是数据的 高带宽部分，

可能包括视频像素 信息、音频数据或

其他数据类型， 其中包括

雷达、激光雷达等。

每个帧有两个 嵌入式时钟位，

这有助于建立高速

信号的定时和帧边界。

DCA 和 DCB 位用于 对信号进行直流

平衡，还用于 在多个连续帧

之间传输编码信息

以建立链路。

直流平衡有助于 确保交流耦合

通道不会受到 数据中过多 1

或 0 符号引起的 基带漂移的影响。

还包括控制位以 传送边带信息，

例如 I2C、GPIO、SPI 或 CRC。

V3Link 设备 利用连续反向

通道通信方案， 该方案允许

在同一个导体或 导体对上进行

全双工通信。

反向通道包含 I2C、GPIO、状态

或其他将通过 链路传送到远程

伙伴的信息。

正向通道通信和 反向信道通信

之间的一项主要区别 在于反向通道采用的

是曼彻斯特编码。

该基于跳变的 编码方案允许

较低的数据速率 符号通过交流

耦合链路，而不需要 单独的时钟通道。

从模拟信号的 角度而言，

务必注意对于 曼彻斯特编码

信号，符号速率 上等于数据速率。

例如，如果反向通道

速率设置为 50 兆位/秒，

则反向通道频率 将等于 50 兆赫兹。

频谱对于 EMC 优化以及同轴

供电方案的功率滤波

非常重要。

好的，让我们快速测验一下 您对知识的掌握情况。

对于每通道每秒 4.1 千兆位的

V3Link 正向信道频率，

该信号每个 通道的基本

载波频率是多少？

a，4.16 千兆赫兹；b，104 兆赫兹；c，2.08 千兆赫兹；

或 d 6.72，哪一个正确？

答案是 c，2.08 千兆赫兹。

请记住， V3Link 数据通道

使用 NRZ 信令， 每个时钟周期

产生 2 位。

第二，对于 每秒 50 兆位的

V3Link 反向通道速率， 信号的基本载波

频率是多少？

a，10 兆赫兹；b，50 兆赫兹；c，5 兆赫兹；

还是 d，25 兆赫兹？

答案是 b，50 兆赫兹。

请记住，V3Link 反向 通道使用曼彻斯特

编码，因此位符号 速率和兆赫兹

等于位速率。

最后一个问题，判断对错。

V3Link 是一种 双向半双工协议。

错误。

V3Link 确实 是双向的，但

可以同时在两个 方向上传输数据，

这意味着它实际上 是一个全双工协议。

总而言之， 您可以访问

其他技术资源， 并按照此处提供的

ti.com 链接查找 适合您的应用的

V3Link 产品。

非常感谢您抽出 时间观看此视频，

下次再见。