Lvds сигнал телевизора на осциллографе

Обновлено: 15.05.2024

Низковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. low-voltage differential signaling или LVDS) — способ передачи электрических сигналов, позволяющий передавать информацию на высоких частотах при помощи дешёвых соединений на основе медной витой пары. Стандарт разрабатывался и продвигался компанией Texas Instruments. Начиная с 1994 года низковольтная дифференциальная передача сигналов используется в компьютерной индустрии, где нашла широкое применение для создания высокоскоростных компьютерных сетей и компьютерных шин.

Отличия от несимметричной передачи сигналов
При дифференциальной передаче для передачи одного сигнала используется дифференциальная пара (сигналов); это означает, что передающая сторона подаёт на проводники пары различные уровни напряжения, которые сравниваются на приёмной стороне: для декодирования информации используется разница напряжений на проводниках пары. Передатчик направляет небольшой ток (порядка 3,5 мА) в один из сигнальных проводников, в зависимости от того, какой логический уровень надо передать. На приёмной стороне ток проходит через резистор сопротивлением 100—120 Ом (равным волновому сопротивлению кабеля для уменьшения отраженного сигнала) и возвращается к отправителю сигнала по другому проводнику, образуя таким образом замкнутую электрическую цепь. В соответствии с законом Ома напряжение на резисторе будет составлять около 350 мВ. Принимающая сторона определяет полярность этого напряжения для того, чтобы определить логический уровень. Такой тип передачи называется токовая петля.

Небольшая амплитуда сигнала LVDS, а также высокая электромагнитная связь проводов дифференциальной пары друг с другом позволяют уменьшить излучаемые вовне помехи и рассеиваемую мощность.

LVDS — не единственная используемая дифференциальная система. Но она остается единственной, сочетающей в себе высокие скорости и небольшое рассеивание энергии.
LVDS используется в таких компьютерных шинах как HyperTransport, FireWire, USB 3.0, PCI Express, DVI, Serial ATA, SAS и RapidIO, а так же интерфейс LVDS на текущий момент времени является самым распространенным интерфейсом из всех используемых в мониторах настольного типа и в матрицах для ноутбуков. По сравнению с TMDS, интерфейсом LVDS обеспечивается более высокая пропускная способность, что и привело к тому, что LVDS, фактически, стал стандартом внешнего интерфейса для современной LCD-панели.

LVDS способен передавать до 24 битов информации за один пиксельный такт, что соответствует режиму True Color (16.7 млн. цветов). При этом исходный поток параллельных данных (18 бит или 24 бита) конвертируется в 4 дифференциальные пары последовательных сигналов с умножением исходной частоты в семь раз. Тактовая частота передается по отдельной дифференциальной паре. Уровни рабочих сигналов составляют 345 мВ, выходной ток передатчика имеет величину от 2.47 до 4.54 мА, а стандартная нагрузка равна 100 Ом. Данный интерфейс позволяет обеспечить надежную передачу данных с полосой пропускания свыше 455 МГц без искажений на расстояние до нескольких метров.

Трансмиттер LVDS состоит из четырех 7-разрядных сдвиговых регистров, умножителя частоты и выходных дифференциальных усилителей

Достаточно часто в литературе, в документации и на схемах можно встретить и несколько другое обозначение сигналов интерфейса LVDS. Так, в частности, широко применяется такое обозначение, как RX0+/-, RX1+/-, RX2+/-, RX3+/- и RXC+/-.

Таким образом, на каждой из четырех дифференциальных линий данных (Y0P/YOM, Y1P/Y1M, Y2P/Y2M, Y3P/Y3M ) формируется 7-разрядный последовательный код, передаваемый синхронно с тактовыми сигналами на линии CLKP/CLKM.

Обратное преобразование последовательного кода в параллельный осуществляется ресивером, входящим в состав LCD-панели, а поэтому вполне естественно, что ресивер, фактически, является зеркальным отражением трансмиттера.

- сигнал строчной синхронизации (HSYNC);

- сигнал кадровой синхронизации (VSYNC);

- сигнал разрешения данных (DE).

Эти управляющие сигналы также передаются по дифференциальным каналам, предназначенным для передачи данных, т.е. по линиям YnP/YnM. Таким образом, существует два варианта формата данных, передаваемых на LCD-матрицу.

Итак, стандартный вариант распределения входных сигналов трансмиттера между его сдвиговыми регистрами представлен на рис

В принципе, интерфейс LVDS может использоваться для передачи любых цифровых данных, о чем говорит широкое применение LVDS в телекоммуникационной отрасли. Однако, все-таки, наибольшее распространение он получил именно как дисплейный интерфейс. Для увеличения пропускной способности этого интерфейса, компания разработчик (National Semiconductor) расширила интерфейс LVDS и удвоила количество дифференциальных пар, используемых для передачи данных, т.е. теперь их стало восемь

Использование одноканального или двухканального LVDS определяется такими характеристиками LCD-панели и монитора, как:

- частота кадровой развертки, т.е. определяется режимом работы.

На сегодняшний день в подавляющей массе 1-канальный LVDS используется в матрицах с разрешением до 1366х768, а начиная с 1600х900 и выше используется 2-х канальный LVDS.

Количество отказов LCD-панелей, происходит все чаще, и перед специалистами сервисных служб встает вопрос о методах диагностики жидкокристаллических матриц. Одним из первых, в этом случае, диагностируется внешний интерфейс, через который на LCD-матрицу передаются все данные. Данные, передаваемые на LCD-панель, формируются на основной (микропроцессорной) плате монитора, а именно, на выходе микросхемы скалера и передаются на панель с использованием соответствующего интерфейса. Этот интерфейс представляет значительный практический интерес для специалиста, осуществляющего диагностику монитора, так как позволяет достаточно точно определить местоположение проблемы - на главной плате монитора или внутри LCD-панели. В случае параллельного интерфейса, все сигналы, необходимые для управления столбцовыми и строчными драйверами, формируются на главной плате. Параллельный интерфейс в документации чаще всего обозначают как цифровой интерфейс (Digital) или как TTL интерфейс. И это справедливо, т.к. все сигналы на нем соответствуют TTL-уровням. Наибольшее количество контактов интерфейса соответствует шинам данных цвета.

- сигнал разрешения данных LCD-панели (DE – Data Enable);

- сигнал тактовой частоты (частота пикселов PCLK - Pixel Clock);

- сигнал строчной синхронизации (HSYNC);

- сигнал кадровой синхронизации (VSYNC).

Естественно, могут присутствовать и другие специальные управляющие сигналы, характерные для отдельных LCD-панелей. В результате, количество соединительных линий цифрового интерфейса обычно колеблется от 25 до 60, в зависимости от разрядности цвета, количества каналов и количества управляющих сигналов, т.е. в конструктивном плане разъемы интерфейса могут быть самыми разнообразными.

Рис. 1. Сигналы одноканального параллельного цифрового интерфейса LCD -панели.

Цифровой интерфейс (рис. 1) является очень простым для диагностики. Достаточно загрузить на экран изображение "белое поле", чтобы добиться активности абсолютно всех сигналов интерфейса, в чем можно убедиться с помощью осциллографа. Причем все активные сигналы будут иметь регулярную структуру, и их амплитуда будет соответствовать уровням TTL . Если же требуется активизировать сигналы какого-то одного цветового канала, то необходимо загрузить на экран соответствующее "цветовое поле".

Интерфейс LVDS на текущий момент времени является самым распространенным интерфейсом из всех используемых в мониторах настольного типа и в матрицах для ноутбуков. LVDS, фактически, стал стандартом внешнего интерфейса для современной LCD-панели. LVDS (TIA/EIA-644) - Low Voltage Differential Signaling (низковольтная дифференциальная передача сигналов) - это дифференциальный интерфейс для скоростной передачи данных. Здесь мы имеем дело с дифференциальной передачей данных в последовательном виде. А это означает, что интерфейс LVDS подразумевает наличие трансмиттеров и ресиверов, осуществляющих преобразование данных.

Рис. 2. Трансмиттер LVDS.

Тактовая частота передается по отдельной дифференциальной паре. Уровни рабочих сигналов составляют 345мВ, выходной ток передатчика имеет величину от 2.47мА до 4.54мА, а стандартная нагрузка равна 100 Ом. Данный интерфейс позволяет обеспечить надежную передачу данных с полосой пропускания свыше 455 МГц без искажений на расстояние до нескольких метров.

Трансмиттер LVDS состоит из четырех 7-разрядных сдвиговых регистров, умножителя частоты и выходных дифференциальных усилителей (рис. 2). Достаточно часто в литературе, в документации и на схемах можно встретить и несколько другое обозначение сигналов интерфейса LVDS. Так, в частности, широко применяется такое обозначение, как RX0+/-, RX1+/-, RX2+/-, RX3+/- и RXC+/-.

7-разрядный параллельный код загружается в сдвиговые регистры трансмиттера по стробирующему сигналу, вырабатываемому внутренней управляющей логикой трансмиттера. После загрузки начинается поочередное "выталкивание" битов на соответствующую дифференциальную линию, и этот процесс тактируется сигналом 7xCLK.

Таким образом, на каждой из четырех дифференциальных линий данных (YOP/YOM, Y1P/Y1M, Y2P/Y2M, Y3P/Y3M) формируется 7-разрядный последовательный код, передаваемый синхронно с тактовыми сигналами на линии CLKP/CLKM.

Кроме сигналов цвета, на LCD-панель должны передаваться еще:

- сигнал строчной синхронизации (HSYNC);

- сигнал кадровой синхронизации (VSYNC);

- сигнал разрешения данных (DE).

LVDS превратился в унифицированный интерфейс, в котором однозначно прописан протокол передачи, формат входных данных, соединительный разъем и цоколевка разъема.

Рис. 3. Протоколы передачи данных через интерфейс LVDS при разной разрядности потока данных.

RGB — 3 цвета по 6 разр./ или 3 цвета по 8 разр.

Интересно отметить, что в интерфейсе LVDS (LDI) имеется 8 дифференциальных пар, предназначенных для передачи данных, и две дифференциальные пары тактовых сигналов, т.е. в LDI имеется два, практически независимых полнофункциональных канала, передача данных в каждом из которых тактируется собственным тактовым сигналом.

Учимся ремонтировать кинескопные, LED и ЖК телевизоры вместе.

11.04.2017 Lega95 26 Комментариев

Всем привет. В последнее время, очень часто можно увидеть статьи и видеоролики о переделках старых матриц от ноутбуков, убитых мониторов на полноценные телевизоры. О такой переделке и пойдет речь в данной статье, но перед этим немного предыстории.

Содержание статьи

Где то год назад, мне на ремонт принесли монитор, в котором воспламенился провод питания подсветки. Сама матрица не пострадала, но часть органического стекла, которое служит рассеивающей линзой, прогорело. Так же, лопнули 2 лампы подсветки и выгорел сам инвертор. Озвучив хозяину цену ремонта, тот решил его не ремонтировать. Через некоторое время, я купил этот монитор на запчасти.

Спустя несколько месяцев, я решил попробовать восстановить данный монитор, использовав при этом минимальный бюджет. Так как красивой картинки ожидать не приходилось, вместо CCFL ламп я установил обычную светодиодную ленту на 12 вольт, предварительно выбрав на радио рынке самую яркую. Для реализации включения подсветки, использовал полевой транзистор, который подавал питание на светодиоды, получив сигнал включения подсветки с маин платы. Как это реализуется, опишу ниже. Монитор заработал, и при этом качество картинки меня очень порадовало. Если присмотреться, сверху были видны маленькие заветы, но они мне не мешали.

Так монитор работал несколько месяцев, ровно до того момента, пока мне не понадобился еще один телевизор, не большой диагонали. Для реализации этой задачи, я решил использовать универсальный скалер (контроллер монитора ).

Что необходимо для переделки монитора на телевизор?

Для переделки нам понадобится:

Выбираем скалер

На самом деле, скалеров существует огромное множество, но я буду рассматривать лишь те, которые подходят именно для переделки монитора в телевизор. Универсальными эти платы называют не зря, так как они поддерживают почти все модели матриц, которые существуют. Ознакомившись с разными статьями о этих платах, выяснил, что для реализации моей задачи наиболее подходят 3 универсальных скалера.

Скалер с поддержкой Т2

Все ссылки на скалера выложил в конце статьи. Продавцы проверены лично, так что будьте уверены в качестве.

Подсветка монитора

Подсветка монитора может быть выполнена 2-вариантами: используя CCFL лампы или Led светодиоды. Для определения типа подсветки, необходимо разобрать монитор, и добраться до матрицы.

После разборки, обращаем внимание на то, какие провода выходят с боку матрицы. Если разъемы будут такого типа как на картинке ниже, то у вас стоит подсветка на лампах, так называемая CCFL подсветка.

В таком случае, нужно заказать инвертор для CCFL ламп.

Подключение универсально инвертора на 4 CCFL к скалеру

От количества разъемов для ламп зависит то, на сколько каналов нужен инвертор. Обычно, в мониторах используются инверторы на 4 лампы. Если Вы захотите переделать матрицу от ноутбука, то там используется только одна лампа, и инвертор нужен соответствующий.

Если таких проводов нет, а внизу монитора есть разъем на 6 пинов, то у Вас используется Led подсветка. Тогда необходим Led инвертор.

Если никаких проводов от матрицы не выходит, а подключен один шлейф, то инвертор Вам не нужен, он уже есть на самой плате матрицы.

Выбор шлейфа от скалера к монитору

К выбору шлейфа необходимо отнестись очень серьёзно, так как от этого зависит работоспособность всей системы. Я шлейф не покупал, а по даташиту переделал старый, Вы же можете купить уже готовый. Что выбирать, решайте сами, я же опишу и тот и другой способ.

наклейка на матрице. Модель CLAA170EA 07Q

После этого, мы получаем всю необходимую информацию, которая нам приходится так же для выбора прошивки.

Информация о матрице.

Блок питания

Блок питания необходим 12 вольт. Его мощность зависит от диагонали монитора, должна составлять не менее 4 ампер. Если в корпусе монитора мало места, то лучше купить выносной блок питания, я же буду использовать блок питания планшетного типа, который установлю в корпус монитора.

Процесс переделки монитора на телевизор

Так как монитор у меня не первой свежести, я выбрал скалер без поддержки всех наворотов, то есть LA.MV29.P. Если Вы выбираете любой другой скалер, подключение у них идентичные, просто будете использовать соответствующую прошивку.

Доставка составила всего 15 дней. В комплект входит сама плата, пульт и ИК приемник. Пульт правда мне достался с китайскими надписями, но в ссылках все скалеры будут с англоязычной клавиатурой.

Переделывать буду монитор LG Latron 17 дюймов

Первым делом разобрал монитор, и извлек все внутренности.

Убрал все платы, вместе с металлическим кожухом

После разборки, начал искать наиболее удобное место для установки скалера. Так как у меня монитор старого образца, и в нем много свободного места, то плата свободно там помещается вместе с блоком питания. Плату установил в верхнюю часть монитора, и паяльником сделал отверстия под выходы скалера.

Место установки скаллера

Вышло как-то так.

Перемычка, которая определяет напряжение питания матрицы

Далее, занялся подключением кнопок. Кнопки подключаются очень легко. На старой панели клавитуры, я выпаял все лишние резисторы, перемычки, а оставил лишь кнопки. Далее, один конец всех кнопок спаял проводником между собой, и подключил к вывод GND (на землю «-«), а на второй вывел провода из платы. Какая кнопка за что будет отвечать на старой плате, решайте сами. У меня на панели предусмотрено всего 5 кнопок, так что я пожертвовал кнопкой ОК.

Расшифровка обозначений

K0— Кнопка включения
К1— Громкость +
К2— Громкость —
К3— Кнопка выбора (OK)
К4— Кнопка меню
К5— Канал +
К6— Канал —

подключение кнопок на схеме

Пины GRN и RED означают состояние светодиода. Сделано это для двух цветных светодиодов на 3 ножки. Одна ножка подключается на землю «-«, вторая и третья на ножки подключаются к GRN и RED. У меня такого светодиода не оказалось, так что я подключил только красный светодиод, который горит когда телевизор находится в дежурном режиме, и тухнет когда телевизор включается.

По ик приемнику, проблем возникнуть не должно, все описано в на картинке.

Разъема не нашел, просто припаял провода к пинам.

Таким образом уложил провода

Как я говорил раньше, шлейф я использовал родной. Он вставлялся в разъем скалера нормально, но имел совсем другую распиновку. Чтобы не путаться, я вынул все провода из разъема, нажимая на соответствующий выступ на контакте.

Процесс изъятия проводов из разъема

Далее, установил колодку в скалер, и начал по очереди, согласно схеме, подключать матрицу. Распиновка скалера приведена ниже.

Распиновку матрицы взял из даташита. Вот так она выглядит.

Распиновка матрицы CLAA170EA07Q

К примеру, сигнал от скалера TXO1- подключаем в пину матрицы RXO1-, если проще, просто не смотрим на первую букву.

Далее, установил колодку на скалер и начал поочередно подключать контакты.

Когда с этим закончил, приступил к подключению подсветки. Так как у меня подсветка не стандартная, а уже переделанная, мне пришлось использовать полевой транзистор как ключ, который бы включал подсветку при подачи сигнала со скалера. Кому интересно как я подключил транзистор, схема ниже.

Подключение NPN полевика как ключа

В Вашем случае нужно будет лишь подключить инвертор к разъему, и все заработает.

Обозначение пинов на подсветку монитора

Последствия предыдущей поломки монитора, следы сгоревшего провода на подсветку

Далее, установил блок питания. Я использовал планшетный блок питания, который у меня давно лежал без дела. Он мощнее чем нужно, а именно на 5 ампер.

Собрав все до кучи, осталось лишь прошить скалер.

Прошивка скалера

К выбору прошивки, необходимо отнестись серьезно, так как если Вы не правильно выберите прошивку, то перепрошить заново скалер можно будет только через программатор.

Рассмотрим выбор прошивки для матрицы CLAA170EA 07Q.

Информация о матрице.

Получаем такую информацию: 2 канала, 8 бит, расширение 1280 х 1024, питание 5 вольт. После скачивания прошивок, ищем похожую среди файлов.

В файле выбираем нужное расширение, биты и напряжение питания матрицы. Заходим в эту папку, и видим файл, который нужно разархивировать, и положить в корень флешки.

Подключаем флешку к скаллру и подаем питание на плату. Светодиод на панели должен начинает моргать. Ждем пока светодиод перестанет моргать, после чего телевизор можно включить с пульта или кнопки.

Прошивки находятся здесь:

После прошивки, я сразу зашел в настройки языка, и выставил русский язык. Далее, запустил авто поиск.

Авто поиск каналов.

Каналы скалер принимает отлично. Динамики заказал позже, так что временно приклеил на термо клей те, что были под рукой.

Окончательная сборка монитора. Динамики установлены для теста. В последствии были заменены на маленькие.

ИК порт вывел снизу, и дополнительно приклеил на супер клей .

Ссылки

Скалеры:
LA.MV29.P LA. MV56U
Z. VST.3463.A

Инверторы:
Инвертор на 1 лампу
Инвертор на 2 лампы
Инвертор на 4 лампы

Универсальный ЛЕД инвертор

Шлейфы:
LVDS 30pin 6bit
LVDS 30pin 8bit
40Pin 2 Канал 6 Бит
51pin кабель LVDS 2ch 8bt
Блоки питания:
Блок питания
Планшетный блок питания
Динамики для скалера

Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь. Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

Низковольтной дифференциальной передачи сигналов , или LVDS , также известный как TIA / EIA-644 , представляет собой технический стандарт , который определяет электрические характеристики дифференциала , последовательный стандарт сигнализации, но это не является протоколом. LVDS работает с низким энергопотреблением и может работать на очень высоких скоростях с использованием недорогих медных кабелей с витыми парами . LVDS - это только спецификация физического уровня; многие стандарты и приложения передачи данных используют его и добавляют поверх него уровень канала передачи данных, как определено в модели OSI .

LVDS был представлен в 1994 году и стал популярным в таких продуктах, как ЖК-телевизоры, автомобильные информационно-развлекательные системы, промышленные камеры и машинное зрение, ноутбуки и планшетные компьютеры , а также системы связи. Типичными приложениями являются высокоскоростное видео, графика, передача данных видеокамер и компьютерные шины общего назначения .

Раньше производители ноутбуков и ЖК-дисплеев обычно использовали термин LVDS вместо FPD-Link, когда ссылались на свой протокол, а термин LVDS по ошибке стал синонимом Flat Panel Display Link в инженерном словаре видео-дисплеев.

СОДЕРЖАНИЕ

Дифференциальная и несимметричная сигнализация

LVDS - это система дифференциальной сигнализации , означающая, что она передает информацию как разность напряжений на паре проводов; Напряжения двух проводов сравниваются на приемнике. В типовой реализации передатчик подает в провода постоянный ток 3,5 мА , при этом направление тока определяет цифровой логический уровень. Ток проходит через согласующий резистор приблизительно от 100 до 120 Ом (согласованный с характеристическим сопротивлением кабеля для уменьшения отражений) на приемном конце, а затем возвращается в противоположном направлении по другому проводу. Из закона Ома , разность напряжений на резисторе поэтому около 350 мВ . Приемник определяет полярность этого напряжения для определения логического уровня.

Пока между двумя проводами существует тесная связь по электрическому и магнитному полю, LVDS снижает генерацию электромагнитного шума. Это уменьшение шума происходит из-за равного и противоположного тока, протекающего по двум проводам, создавая равные и противоположные электромагнитные поля, которые имеют тенденцию гасить друг друга. Кроме того, плотно связанные провода передачи уменьшают восприимчивость к электромагнитным шумовым помехам, поскольку шум в равной степени влияет на каждый провод и проявляется как синфазный шум. На приемник LVDS не влияют синфазные помехи, поскольку он воспринимает дифференциальное напряжение, на которое не влияют изменения синфазного напряжения.

Тот факт, что передатчик LVDS потребляет постоянный ток, также предъявляет гораздо меньшие требования к развязке источника питания и, таким образом, создает меньше помех в линиях питания и заземления передающей цепи. Это уменьшает или устраняет такие явления, как дребезг заземления, которые обычно наблюдаются в несимметричных линиях передачи с оконечной нагрузкой, где высокие и низкие логические уровни потребляют разные токи, или в линиях передачи без оконечной нагрузки, где ток появляется внезапно во время переключения.

Низкое дифференциальное напряжение, около 350 мВ, приводит к тому, что LVDS потребляет очень мало энергии по сравнению с другими технологиями передачи сигналов. При напряжении питания 2,5 В мощность для управления 3,5 мА становится 8,75 мВт по сравнению с 90 мВт, рассеиваемыми нагрузочным резистором для сигнала RS-422 .

V _ee	V _ПР	V _OH	V _куб.	V _CMO
GND	1,0 В	1,4 В	2,5–3,3 В	1,2 В

LVDS - не единственная используемая система дифференциальной сигнализации с низким энергопотреблением , другие системы включают последовательный ввод / вывод Fairchild Current Transfer Logic.

Приложения

В 1994 году компания National Semiconductor представила LVDS, который позже стал де-факто стандартом высокоскоростной передачи данных.

LVDS стал популярен в середине 1990-х годов. До этого разрешения компьютерных мониторов были недостаточно большими, чтобы требовать таких высоких скоростей передачи данных для графики и видео. Однако в 1992 году Apple Computer потребовался способ передачи нескольких потоков цифрового видео без перегрузки существующей шины NuBus на объединительной плате . Apple и National Semiconductor ( NSC ) создали QuickRing , первую интегральную схему, использующую LVDS. QuickRing представлял собой высокоскоростную вспомогательную шину для видеоданных для обхода NuBus в компьютерах Macintosh. В мультимедиа и суперкомпьютерных приложений продолжает расширяться , поскольку оба необходимы для перемещения больших объемов данных по каналам длиной в несколько метров (с диска на рабочей станции , например).

Первое коммерчески успешное применение LVDS было в портативных компьютерах, передающих видеоданные с графических процессоров на плоские дисплеи с помощью Flat Panel Display Link от National Semiconductor. Первый набор микросхем FPD-Link уменьшил 21-битный видеоинтерфейс и тактовую частоту до 4 дифференциальных пар (8 проводов), что позволило ему легко пройти через петлю между дисплеем и ноутбуком и воспользоваться преимуществами низкого уровня LVDS. шумовые характеристики и высокая скорость передачи данных. FPD-Link стал де-факто открытым стандартом для этого портативного приложения в конце 1990-х годов и до сих пор остается доминирующим интерфейсом дисплея в портативных и планшетных компьютерах. По этой причине производители микросхем, такие как Texas Instruments, Maxim, Fairchild и Thine, производят свои версии набора микросхем FPD-Link.

Приложения для LVDS расширились до плоских дисплеев для потребительских телевизоров по мере увеличения разрешения экрана и глубины цвета. Для обслуживания этого приложения наборы микросхем FPD-Link продолжали увеличивать скорость передачи данных и количество параллельных каналов LVDS, чтобы удовлетворить внутренним требованиям телевидения для передачи видеоданных от главного видеопроцессора к контроллеру синхронизации панели дисплея. FPD-Link (обычно называемый LVDS) стал де-факто стандартом для этого внутреннего ТВ-соединения и остается доминирующим интерфейсом для этого приложения в 2012 году.

Следующим целевым приложением была передача видеопотоков через внешнее кабельное соединение между настольным компьютером и дисплеем или DVD-плеером и телевизором. NSC представил более производительные дополнения к FPD-Link, названные LVDS Display Interface (LDI) и стандартами OpenLDI . Эти стандарты допускают максимальную частоту пикселей 112 МГц, что достаточно для разрешения дисплея 1400 × 1050 ( SXGA + ) при частоте обновления 60 Гц. Двойное соединение может повысить максимальное разрешение дисплея до 2048 × 1536 ( QXGA ) при 60 Гц. FPD-Link работает с кабелями длиной до 5 м, а LDI - до 10 м. Тем не менее, цифровой визуальный интерфейс (DVI), использующий TMDS по сигналам CML, выиграл соревнование по стандартам и стал стандартом для внешнего подключения настольных компьютеров к мониторам, а HDMI в конечном итоге стал стандартом для подключения цифровых видеоисточников, таких как DVD-плееры, к плоским дисплеям на бытовой Приложения.

Еще одно успешное приложение LVDS - Camera Link - это протокол последовательной связи, разработанный для приложений компьютерного зрения и основанный на наборе микросхем NSC под названием Channel Link, который использует LVDS. Camera Link стандартизирует видеоинтерфейсы для научных и промышленных продуктов, включая камеры, кабели и устройства захвата кадров. Ассоциация автоматизированной визуализации (AIA) поддерживает и администрирует стандарт, потому что это глобальная отраслевая группа по торговле машинным зрением .

Другими примерами LVDS, используемых в компьютерных шинах, являются HyperTransport и FireWire , оба из которых прослеживают свое развитие до работы после Futurebus , которая также привела к SCI . Кроме того, LVDS - это сигнализация физического уровня в стандартах SCSI (Ultra-2 SCSI и выше), обеспечивающая более высокие скорости передачи данных и большую длину кабелей. Последовательный ATA (SATA), RapidIO и SpaceWire используют LVDS для обеспечения высокоскоростной передачи данных.

Intel и AMD опубликовали пресс-релиз в декабре 2010 года, в котором говорилось, что они больше не будут поддерживать интерфейс ЖК-панели LVDS в своих линейках продуктов к 2013 году. Они продвигают Embedded DisplayPort и Internal DisplayPort в качестве своего предпочтительного решения. Однако интерфейс ЖК-панели LVDS оказался самым дешевым методом перемещения потокового видео с блока обработки видео на контроллер синхронизации ЖК-панели в телевизоре или ноутбуке, и в феврале 2018 года производители ЖК-телевизоров и ноутбуков продолжают внедрять новые продукты с использованием интерфейса LVDS.

LVDS изначально был представлен как стандарт 3,3 В. Масштабируемая сигнализация низкого напряжения ( SLVS ) имеет более низкое синфазное напряжение 200 мВ и уменьшенный размах pp, но в остальном такая же, как LVDS.

Сравнение последовательной и параллельной передачи данных

LVDS работает как в параллельной, так и в последовательной передаче данных . При параллельной передаче несколько дифференциальных пар данных переносят сразу несколько сигналов, включая тактовый сигнал для синхронизации данных. При последовательной связи несколько несимметричных сигналов преобразуются в одну дифференциальную пару со скоростью передачи данных, равной скорости всех объединенных несимметричных каналов. Например, 7-битная параллельная шина, преобразованная в одну пару, будет работать со скоростью, в 7 раз превышающей скорость передачи данных одного несимметричного канала. Устройства для преобразования между последовательными и параллельными данными - это сериализатор и десериализатор, сокращенно SerDes, когда два устройства содержатся в одной интегральной схеме.

Последовательная передача данных также позволяет встроить часы в поток последовательных данных. Это устраняет необходимость в параллельных часах для синхронизации данных. Есть несколько методов для встраивания часов в поток данных. Один из методов - это вставка 2 дополнительных битов в поток данных в качестве стартового и стопового бита, чтобы гарантировать переходы битов через равные промежутки времени для имитации тактового сигнала. Другой метод - кодирование 8b / 10b.

Передача LVDS с кодировкой 8b / 10b

LVDS не определяет схему битового кодирования, потому что это стандарт только физического уровня. LVDS поддерживает любую заданную пользователем схему кодирования для отправки и получения данных по каналу LVDS, включая данные в кодировке 8b / 10b. Схема кодирования 8b / 10b включает информацию о тактовом сигнале и имеет дополнительное преимущество в виде баланса постоянного тока. Баланс постоянного тока необходим для трактов передачи по переменному току (таких как емкостные тракты или тракты с трансформаторной связью). Существуют также методы кодирования с балансировкой постоянного тока для встроенных часов начального / стопового битов, которые обычно включают метод скремблирования данных. Ключевым моментом в LVDS является сигнализация физического уровня для передачи битов по проводам. Он совместим практически со всеми методами кодирования данных и встраивания часов.

LVDS для приложений с очень высокой пропускной способностью данных

Когда одна дифференциальная пара последовательных данных недостаточно высока, существуют методы для параллельного группирования последовательных каналов данных и добавления параллельного тактового канала для синхронизации. Это метод, используемый FPD-Link. Другими примерами параллельного LVDS с использованием нескольких пар LVDS и параллельных часов для синхронизации являются Channel Link и HyperTransport .

Существует также метод увеличения пропускной способности данных путем группирования нескольких каналов данных LVDS со встроенными часами вместе. Однако это не параллельный LVDS, потому что нет параллельных часов, и каждый канал имеет свою собственную информацию о часах. Примером этого метода является PCI Express, где 2, 4 или 8 последовательных каналов с кодировкой 8b / 10b переносят данные приложения от источника к месту назначения. В этом случае место назначения должно использовать метод синхронизации данных для выравнивания нескольких последовательных каналов данных.

Многоточечный LVDS

Двухточечный LVDS обычно работает при 3,5 мА. Многоточечный LVDS или шина LVDS (B-LVDS) могут работать до 12 мА.

Автобусы LVDS и LVDM (от TI ) де-факто являются стандартами многоточечных LVDS. Многоточечный LVDS ( MLVDS ) является TIA стандарт (TIA-899). Стандарт AdvancedTCA определяет MLVDS для распределения часов по объединительной плате на каждую из плат вычислительных модулей в системе.

MLVDS имеет два типа приемников. Тип 1 совместим с LVDS и использует порог +/- 50 мВ. Приемники типа 2 позволяют передавать сигналы проводным способом с устройствами M-LVDS. Для M-LVDS:

SCI-LVDS

Существующей форме LVDS предшествовал более ранний стандарт, инициированный Scalable Coherent Interconnect (SCI). SCI-LVDS был подмножеством семейства стандартов SCI и определен в стандарте IEEE 1596.3 1995 г. Комитет SCI разработал LVDS для соединения многопроцессорных систем с высокоскоростным интерфейсом с низким энергопотреблением, чтобы заменить положительную эмиттерно-связанную логику (PECL).

Стандарты

Стандарт ANSI / TIA / EIA -644-A (опубликован в 2001 г.) определяет LVDS. Первоначально этот стандарт рекомендовал максимальную скорость передачи данных 655 Мбит / с по медной витой паре, но сегодня скорости передачи данных от 1 до 3 Гбит / с распространены в средах передачи высокого качества. Сегодня технологии широкополосной передачи цифрового видеосигнала, такие как LVDS, также используются в транспортных средствах, в которых сигнал, передаваемый в виде дифференциального сигнала, помогает по причинам ЭМС. Однако необходимо использовать высококачественные экранированные кабели витой пары вместе с тщательно продуманными системами разъемов для кабельной разводки. Альтернативой является использование коаксиальных кабелей. Исследования показали, что, несмотря на упрощенную среду передачи, возможно преобладание как излучения, так и помехоустойчивости в высокочастотном диапазоне. В будущем высокоскоростные видеоподключения могут быть меньше, легче и дешевле в реализации.

Технологии последовательной передачи видео широко используются в автомобиле для соединения камер, дисплеев и устройств управления. Несжатые видеоданные имеют некоторые преимущества для определенных приложений. Протоколы последовательной связи теперь позволяют передавать данные со скоростью от 3 до 4 Гбит / с и, таким образом, управлять дисплеями с разрешением до Full HD. Интеграция компонентов сериализатора и десериализатора в блок управления из-за низких требований к дополнительному оборудованию и программному обеспечению - простая и недорогая. Напротив, требуются шинные решения для передачи видео, подключение к соответствующему сетевому контроллеру и, при необходимости, ресурсы для сжатия данных. Поскольку для многих приложений полнофункциональная сеть не требуется во всей видеоархитектуре, а для некоторых соединений сжатие данных невозможно из-за потери качества изображения и дополнительной задержки, технологии передачи видео с ориентацией на шину в настоящее время привлекательны лишь частично.

Читайте также: