Definizione e classificazione dell'interfaccia:
L'interfaccia dello schermo LCD si riferisce alla connessione tra il controller e il modulo LCD. Tramite l'interfaccia dello schermo LCD, il controller può controllare la luminosità, il contrasto, il colore e altri parametri del modulo LCD, consentendo così la visualizzazione dell'immagine. Le interfacce comuni per gli schermi LCD includono TTL, LVDS, EDP, MIPI, ecc.
Classificazione per tipo di segnale: TTL/LVDS/EDP/MIPI.
Classificazione per materiale: (per TFT-LCD) TFT-TN/TFT-IPS/TFT-VA.
I tipi di interfaccia sono suddivisi in modalità RGB, modalità SPI, modalità MDDI, modalità VSYNC, modalità DSI, modalità MCU, ecc.
Principi per la selezione delle interfacce
: Quando si progetta e si utilizza un display, si valuta innanzitutto se l'area AA (area visibile), le dimensioni periferiche e i parametri di base dello schermo LCD soddisfano i requisiti. È inoltre necessario selezionare la modalità di interfaccia appropriata per il punto di comunicazione del sistema host in base alla scheda madre. La compatibilità della modalità di interfaccia determina direttamente se lo schermo LCD può essere utilizzato e, naturalmente, può anche essere necessario abbinarlo a una scheda controller HDMI, VGA o DVI per risolvere questo problema.
Attualmente, esistono molte interfacce comunemente utilizzate per gli schermi LCD. È importante prestare particolare attenzione alla compatibilità delle interfacce con la scheda madre corrispondente; in caso contrario, sarà necessaria una scheda controller aggiuntiva, il che influirà anche sulla progettazione strutturale complessiva.
L'ambito di applicazione delle diverse interfacce può variare, principalmente a seconda della velocità di trasmissione e dei requisiti di qualità dell'immagine:
MCU: comunemente utilizzata per visualizzare immagini fisse con bassi requisiti di velocità di trasmissione;
RGB: comunemente utilizzata in dimensioni piccole e medie, con determinati requisiti di velocità di trasmissione, può essere utilizzata per visualizzare video o animazioni, generalmente al di sotto di 800*600;
LVDS: comunemente utilizzata per prodotti di medie e grandi dimensioni e con elevati requisiti di velocità di trasmissione;
MIPI: comunemente utilizzata per prodotti con alta risoluzione e requisiti di alta velocità di trasmissione, come i telefoni cellulari;
EDP: comunemente utilizzata per prodotti con elevati requisiti di velocità di trasmissione, come tablet, laptop, computer all-in-one, ecc.
Questo numero presenta i tipi di interfaccia LVDS e EDP più comunemente utilizzati sul mercato.
Interfaccia LVDS:
LVDS (Low Voltage Differential Signal) si riferisce a un segnale differenziale a bassa tensione.
La caratteristica LVDS è la modalità a corrente controllata, con un'oscillazione di tensione di 350 mV caricata su una resistenza da 100 Ω.
I vantaggi della tecnologia LVDS includono trasmissione ad alta velocità, basso rumore, basso consumo energetico e bassa tensione.
1.
Il segnale differenziale a bassa tensione (LVDS) è un segnale differenziale a bassa tensione ampiamente utilizzato nelle interfacce dei display LCD. Una caratteristica fondamentale di questa interfaccia, comunemente utilizzata per la trasmissione interna delle immagini nei moderni LCD, è la sua natura differenziale.
Ciò significa che il segnale non viene disturbato e che è possibile utilizzare una coppia di doppini intrecciati per trasmettere i dati. In questo modo, i dati possono essere inviati rapidamente senza essere corrotti da rumore o interferenze. Questo tipo di corruzione dei dati è invece comune in altre interfacce.
2. Modalità di conduzione di corrente LVDS:
L'estremità emettitore è una sorgente di corrente da 3,5 mA e la corrente generata di 3,5 mA fluisce attraverso una delle linee differenziali verso l'estremità ricevente. A causa dell'elevata resistenza in corrente continua dell'estremità ricevente, la corrente passa attraverso la resistenza di adattamento da 100 Ω presente all'estremità ricevente per generare una tensione di 350 mV. Contemporaneamente, la corrente rifluisce verso l'estremità emettitore attraverso un altro percorso della linea differenziale. Quando l'estremità emettitore subisce un cambiamento di stato, vengono generati gli stati effettivi "0" e "1" modificando la direzione della corrente che scorre attraverso la resistenza da 100 Ω.
▲ Controller e ricevitore LVDS
È un circuito a corrente continua che ottiene tensione applicando un carico all'estremità ricevente. Quando la corrente scorre in avanti, l'estremità ricevente emette un 1, e viceversa.
La trasmissione del segnale LVDS è composta da tre parti: un trasmettitore di segnale differenziale, un'interconnessione di segnale differenziale e un ricevitore di segnale differenziale.
Trasmettitore: converte i segnali TTL sbilanciati in segnali LVDS bilanciati. Esiste una distinzione tra LVDS indipendente e integrato. Ricevitore: converte il segnale di trasmissione LVDS bilanciato in un segnale di trasmissione TTL sbilanciato con elevata impedenza di ingresso. Interconnessione: include cavi di collegamento (fili o cablaggio su PCB) e resistori di adattamento di fase. Secondo gli standard IEEE, la resistenza è di 100 ohm. In genere si sceglie un valore compreso tra 100 e 120 ohm.
3. Vantaggi di LVDS
(1) Capacità di trasmissione ad alta velocità e bassa oscillazione: la modalità di sorgente di corrente costante e l'uscita a bassa oscillazione di 350 mV della tecnologia LVDS significano che LVDS può operare ad alta velocità, ad esempio, per le connessioni punto-punto, la velocità di trasmissione può raggiungere 800 Mbit/s.
(2) Basso rumore/Bassa interferenza elettromagnetica:
il segnale LVDS è un segnale differenziale a bassa tensione. La trasmissione dati differenziale ha una maggiore resistenza al rumore di ingresso in modo comune rispetto alla trasmissione dati su linea singola. In due linee di segnale differenziale, la direzione della corrente e l'ampiezza della tensione sono opposte, mentre il ricevitore si preoccupa solo della differenza tra i due segnali. Pertanto, quando il rumore si accoppia a entrambe le linee in modo comune, può annullarsi a vicenda, e anche i campi elettromagnetici attorno alle due linee di segnale si annullano a vicenda.
Di conseguenza, la radiazione elettromagnetica trasmessa da due linee di segnale differenziale è molto inferiore a quella trasmessa da segnali TTL su linea singola. Inoltre, la modalità di conduzione a sorgente di corrente costante è meno soggetta a oscillazioni e picchi di commutazione, riducendo ulteriormente il rumore.
(3) I dispositivi LVDS a bassa potenza sono generalmente realizzati utilizzando la tecnologia CMOS, con conseguente riduzione del consumo di potenza statica. Il consumo di potenza di un carico LVDS (resistenza terminale da 100 Ω) è di soli 1,2 mW. L'LVDS adotta un design di pilotaggio a sorgente di corrente costante, che riduce notevolmente l'impatto delle componenti di frequenza sul consumo di potenza.
(4) L'interfaccia LVDS a bassa tensione adotta la tecnologia del segnale differenziale a bassa tensione e la sua trasmissione e ricezione sono indipendenti dalla tensione di alimentazione, ad esempio 5V. Pertanto, LVDS può essere facilmente applicato in sistemi a bassa tensione, come 3,3V o persino 2,5V, mantenendo lo stesso livello di segnale e le stesse prestazioni.
LVDS è anche facile da adattare ai terminali. In genere, una resistenza di adattamento da 100Ω posizionata il più vicino possibile all'ingresso di ricezione attraverso la linea differenziale può fornire un buon adattamento e una qualità del segnale ottimale.
La distanza tra la resistenza da 100Ω e l'estremità di ricezione non deve superare i 500 millipollici ed è meglio mantenerla entro i 300 millipollici.
Con lo sviluppo della tecnologia dell'informazione, LVDS offre vantaggi quali alte prestazioni, basso consumo energetico, basso rumore e bassa tensione, rendendolo una soluzione adatta per molti progetti.
eDP
utilizza connettori più semplici e un numero inferiore di pin per ottenere una trasmissione del segnale ad alta risoluzione e può trasmettere simultaneamente più flussi di dati, con conseguente velocità di trasmissione molto più elevata rispetto a LVDS. Offre inoltre un'eccellente riduzione delle interferenze elettromagnetiche (EMI), il che la rende una scelta adatta quando sono presenti elevati requisiti di EMI e si necessita di un'alta risoluzione LCD. Viene spesso definita la nuova LVDS.
L'interfaccia eDP è un'interfaccia completamente digitale basata sull'architettura e sul protocollo DisplayPort, in grado di trasmettere segnali ad alta risoluzione con connettori più semplici e un numero inferiore di pin, e vanta una velocità di trasmissione dati significativamente superiore rispetto a LVDS.
EDP ha tre architetture di base: il canale Main Link per la trasmissione audio e video, il canale AUX e il canale Hot-Swappable Display (HPD).
L'interfaccia del cavo display eDP è un cavo piatto saldato con un passo ridotto di 0,3-0,5 mm e i canali EDP possono essere classificati come a canale singolo o a doppio canale. I cavi per display EDP sono tipicamente costituiti da 2, 3, 5 e 8 coppie intrecciate, mentre i comuni cavi per display EDP hanno 2 o 3 coppie di segnale intrecciate. Velocità comuni attuali: 1,62 Gbps/LANE, 2,7 Gbps/LANE, 5,4 Gbps/LANE.
Segnale di trasmissione dati: LANE0/1/2/3.
Interfaccia di comunicazione: AUX. Interfaccia di rilevamento hot-plug: HPD. Versione: EDP1.2/1.3/1.4.
Caratteristiche:
1. Il protocollo eDP è un'estensione dell'architettura e del protocollo embedded per applicazioni DP, rendendolo pienamente compatibile con il protocollo DP; 2. L'interfaccia eDP è un'interfaccia interna che può essere utilizzata per la trasmissione tra chip o tra schermi e schede controller. 3. Grazie alla sua capacità di ottenere una trasmissione simultanea ad alta velocità di più flussi di dati e una bassa interferenza elettromagnetica, questo tipo di interfaccia sta gradualmente sostituendo la tradizionale interfaccia LVDS (Low Voltage Differential Signal). Ad esempio, uno schermo LCD a colori con una risoluzione di 1920x1200 e 24 bit richiede 20 coppie di linee di trasmissione dati utilizzando l'interfaccia LVDS; utilizzando l'interfaccia eDP, ne bastano solo 4. I vantaggi dell'interfaccia eDP sono evidenti, soprattutto per i display ad alta definizione. EDP offre un'elevata larghezza di banda, una buona integrazione e una progettazione semplice del prodotto. Questa interfaccia è ampiamente utilizzata in altri pannelli di visualizzazione e processori di immagini embedded come laptop, tablet e telefoni cellulari. L'interfaccia eDP riduce la complessità del dispositivo, supporta funzioni essenziali per applicazioni critiche in diversi settori e offre scalabilità delle prestazioni per supportare display di nuova generazione con maggiore profondità di colore, frequenza di aggiornamento e risoluzione dello schermo. L'interfaccia eDP sta rapidamente diventando un'interfaccia standard.
Come si evolveranno le interfacce in futuro?
Sebbene entrambe le interfacce siano attualmente standard sui display e possano soddisfare i requisiti di larghezza di banda di trasmissione attuali e futuri,
riteniamo che, con la crescente domanda dei consumatori e le pressioni competitive del mercato, le interfacce del futuro continueranno a innovare.
