汽车

信息娱乐和数字驾驶舱处理单元

适用于信息娱乐和数字驾驶舱处理单元的符合 AEC-Q100 标准的时序解决方案

简介

汽车信息娱乐和数字驾驶舱处理单元

信息娱乐和数字驾驶舱处理单元可提供乘客体验、驾驶员反馈、数据处理以及其他网络功能。 系统架构正在从传统的音响本体设计转变为数字驾驶舱,由此更加需要更高带宽处理能力、数据路径连接性和互连速度来为音频、视频、驾驶员反馈以及其他用户体验功能提供支持。 为应对这一挑战,系统设计者正在采用更高保真音频 DSP、PCIe 数据总线以及更高速度的处理器平台。 可能包含的某些功能要求 ASIL 等级,因此设计者必须将提高功能安全等级纳入其中。 随着体系结构的不断发展,时序成为一项更为重要的设计考量因素。 参考时钟数量的增加,可支持各种整数和分数相关频率,同时采用单端和差分格式且所有的抖动性能特性要求都更为严格。   我们的 Si5332 时钟发生器解决方案符合 AEC-Q100 标准,非常适合提供数字驾驶舱或信息娱乐系统设计所需的所有单端和差分时钟,同时还可提供标准石英晶体和振荡器解决方案无法提供的其他特性和功能。

让我们帮助您定制时序解决方案,以提供音频 DSP、处理器、多协议连接和高速 PCIe 数据总线所需的所有参考时钟。

设计注意事项

硅基时序解决方案的优势

汽车信息娱乐系统设计传统上采用石英晶体和振荡器时序组件来满足时序要求。支持更高保真音频、视频和添加功能需要更多的参考时钟,这些参考时钟需要混合变化频率并采用差分和 LVCMOS 格式且所有的抖动性能要求都更为严格。

选择最佳的时序解决方案首先要梳理所有参考时钟、性能水平以及设计中所需的相关时序功能(常称为时钟树)。每种单独设计都有其独特的时钟树,但是通常需要单端时钟和差分时钟组合。在梳理时钟树和选择集成时序解决方案时,我们建议您考虑以下方面:

可靠性:石英晶体和振荡器组件都是易受冲击和发生振动故障的机械设备。甚至连符合 AEC-Q200 标准的设备都具有较高 FIT 失效率,且通常是系统设计中失效率最高的组件。在系统设计中添加越来越多的石英晶体和振荡器组件不仅会增加物料表和系统总成本,还会增加可靠性方面的顾虑,因为石英元件易受冲击和发生振动故障。一种更好的方法是将石英晶体和振荡器组件集成到一个时钟发生器解决方案中。采取这种方法会大大降低与设计时序部分相关的 FIT 失效率,同时还会提供有益于时钟树设计的许多其他功能,例如减少 EMI/EMC 的扩频功能、频率选择和故障监控。

频率灵活性:信息娱乐和数字驾驶舱设计通常需要不同频率的组合(在不同输出电压下具有不同输出格式级别)。Silicon Labs 获得专利的 MultiSynth 输出分频技术在高达 12 输出的整数和分数相关输出频率上均可提供 0 ppm 合成错误,同时保持业界最佳的抖动性能。每种输出都可以单独设置为特定的输出格式级别,

安全合规性:一些系统设计或设计模块可能需要更高程度的安全合规性,以符合新的汽车安全完整性等级 (ASIL)。在这些应用中,可能需要参考时钟冗余和/或健康监测来达到系统级安全目标。我们的 Si5332 时钟发生器具有针对冗余的多个时钟输入、输入参考健康监测、参考信号损耗故障检测指示器以及从主输入源迁移至二次输入源的能力。

EMI/EMC: 需要单端和差分参考时钟组合来支持各种不同功能。单端 LVCMOS 参考时钟是高速数字设计中的常见发射源,并且通常是满足 CISPR Class-4 和 Class-5 发射要求的关键所在。Silicon Labs 通过在我们的 AEC-Q100 时钟发生器中提供互补性 LVCMOS 输出驱动器选件克服了这一挑战。系统设计者通过遵循 AN1237 中建议的设计指南,可以最大程度地减少 LVCMOS 时钟产生的发射,并可充分利用时钟发生器解决方案可提供的所有优势。

功能集和集成:Silicon Labs 的时钟发生器配备了许多可简化设计的功能,例如减少差分 PCIe 时钟上 EMI 的扩频功能、音频时钟上的频率选择功能、硬件输出使能控制、多配置文件选择以及带有故障检测的冗余时钟输入功能。实现低抖动性能始终是优先考虑的事项,因此我们的时钟发生器在所有电源引脚上都包含了片上 LDO,从而带来了业界最佳的 PSNR 性能。通过片上实现抑制外部电源和板级噪声极大减少了电源滤波所需的外部组件数量,从而降低了电路板空间和成本,并确保了输出时钟抖动性能符合数据表规格限值。

PCIe 时序: PCI-Express 是用于信息娱乐和数字驾驶舱设计中的常见数据总线,这增加了系统设计中每个 PCIe 端点对低抖动差分参考时钟的需求。我们的 Si5332 时钟发生器能够提供符合 Pcie Gen1/2/3/4/5 的 HCSL 输出时钟,我们还提供符合 AEC-Q100 标准的独立 PCIe Gen1/2/3/4/5 时钟发生器与缓冲器。这些设备具有高度集成的 HCSL 输出驱动器,可匹配 85ohm 或 100ohm 传输线路,而无需任何外部端接,从而可最大程度降低 PCB 面积和成本。正确测量 PCIe 参考时钟上的抖动并不容易,因此为简化流程并消除混淆,我们开发了 PCIe 时钟抖动工具。请访问我们的 PCIe 学习中心,免费下载此工具并详细了解 PCIe 时序。

定制:我们的 ClockBuilder Pro 软件工具可指导您轻松、逐步地生成针对您的时钟树要求的配置文件。配置文件完成后,ClockBuilder Pro 可针对您的设计专门分配一个定制部件号,提供相关数据表附录,并允许您将其保存以备后用。

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