Алгоритм - Учебный центр
Заполните форму ниже! Мы вам перезвоним!

Нажав на кнопку "Отправить", Я даю своё согласие на автоматизированную обработку указанной информации, распространяющейся на осуществление всех действий с ней, включая сбор, передачу по сетям связи общего назначения, накопление, хранение, обновление, изменение, использование, обезличивание, блокирование, уничтожение и обработку посредством внесения в электронную базу данных, систематизации, включения в списки и отчетные формы.


Интерфейсы LCD-панелей. Цифровой, LVDS, LDI.

Интерфейсы LCD-панелей. Цифровой, LVDS, LDI.

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.

Эти шины, традиционно, бывают двух типов: - 6-разрядные; - 8-разрядные. В первом случае для передачи цвета задействовано 18 цифровых линий (6 бит х 3 цвета), а во втором - 24 цифровых линии (8 бит х 3 цвета). В некоторых случаях можно встретиться с двухканальным исполнением цифрового интерфейса. В данном варианте цветовые данные могут передаваться либо по 36 линиям (в случае 6-битного кодирования цвета), либо по 48 линиям (в случае 8-битного кодирования цвета). Всего же, на параллельном цифровом интерфейсе можно найти следующие информационные и управляющие сигналы:

- шина данных красного цвета: 6-разрядная (R0-R5) или 8-разрядная (R0-R7);

- шина данных зеленого цвета: 6-разрядная (G0-G5) или 8-разрядная (G0-G7);

- шина данных синего цвета: 6-разрядная (В0-В5) или 8-разрядная (В0-В7);

- 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.

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 (рис. 2).

 

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+/-.

Входной сигнал CLK представляет собой сигнал пиксельной частоты (Pixel Clock) и он определяет частоту формирования сигналов R/G/B на входе трансмиттера. Умножитель частоты умножает частоту CLK в 7 раз. Полученный тактовый сигнал (7xCLK) используется для тактирования сдвиговых регистров, а также передается по дифференциальным линиям CLKP/CLKM.

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.

Интерфейс LVDS используется для передачи как 18-разрядного цветового кода (3 цвета по 6 бит на каждый), так и 24-разрядного цвета (3 базовых цвета по 8 бит). Но в отличие от интерфейса TMDS, здесь каждому цвету не выделяется отдельная дифференциальная пара, т.е. каждый дифференциальный канал LVDS предназначен для передачи отдельных битов разных цветов.

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

- 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.

Первый вариант соответствует 18-разрядному цветовому коду, и при этом на вход трансмиттера подается 21 разряд данных. Второй вариант - это 24-разрядный цветовой код, при котором на входе трансмиттера должно быть 27 бит данных. То, какие разряды цвета и служебные сигналы будут передаваться по дифференциальной линии, определяется сигналами, подаваемыми на вход соответствующего сдвигового регистра трансмиттера (см. рис. 3).

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

Интерфейс LVDS используется для передачи как 18-разрядного цветового кода (3 цвета по 6 бит на каждый), так и 24-разрядного цвета (3 базовых цвета по 8 бит).

 

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

В некоторых случаях можно встретиться с двухканальным исполнением цифрового интерфейса. В данном варианте цветовые данные могут передаваться либо по 36 линиям (в случае 6-битного кодирования цвета), либо по 48 линиям (в случае 8-битного кодирования цвета) (см. рис. 4).

36=(6x3) + (6x3);

48=(8x3) + (8x3).

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

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 (см. рис. 4). Это расширение получило название LDI -LVDS Display Interface. Кроме того, в спецификации LDI улучшен баланс линий по постоянному току за счет введения избыточного кодирования, а стробирование производится каждым фронтом такового сигнала (что позволяет вдвое повысить объем передаваемых данных без увеличения тактовой частоты). LDI поддерживает скорость передачи данных до 772 МГц. В документации данная спецификация встречается также и под наименованием OpenLDFM, а у отечественных специалистов отклик в душе нашел термин "двухканальный LVDS".

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.

 

Рис. 4. LDI -LVDS Display Interface.


Лицензия