Определение и классификация интерфейса:
Интерфейс ЖК-экрана — это соединение между контроллером и ЖК-модулем. Через интерфейс ЖК-экрана контроллер может управлять яркостью, контрастностью, цветом и другими параметрами ЖК-модуля, обеспечивая тем самым отображение изображения. К распространенным интерфейсам ЖК-экранов относятся TTL, LVDS, EDP, MIPI и др.
Классификация по типу сигнала: TTL/LVDS/EDP/MIPI.
Классификация по материалу: (для TFT-LCD) TFT-TN/TFT-IPS/TFT-VA.
Типы интерфейсов делятся на режимы RGB, SPI, MDDI, VSYNC, DSI, MCU и др.
Принципы выбора интерфейсов
: При проектировании и использовании дисплея мы в первую очередь оцениваем, соответствуют ли требуемые параметры площади экрана (видимой области), периферийного размера и основных характеристик ЖК-экрана. Также необходимо выбрать соответствующий режим интерфейса для коммуникационной точки нашего хоста в зависимости от материнской платы. Применимость режима интерфейса напрямую определяет возможность использования данного ЖК-экрана, и, конечно же, для решения этой проблемы можно использовать плату контроллера HDMI, VGA или DVI.
В настоящее время существует множество распространенных интерфейсов для ЖК-экранов. Важно обратить особое внимание на совместимость интерфейсов с соответствующей материнской платой; в противном случае потребуется дополнительная плата контроллера, что также повлияет на общую конструкцию.
Область применения различных интерфейсов может варьироваться в зависимости от скорости передачи и требований к качеству изображения:
MCU: обычно используется для отображения неподвижных изображений с низкими требованиями к скорости передачи;
RGB: обычно используется в устройствах малого и среднего размера с определенными требованиями к скорости передачи, может использоваться для отображения видео или анимации, как правило, с разрешением менее 800 * 600;
LVDS: обычно используется для устройств среднего и большого размера с высокими требованиями к скорости передачи;
MIPI: обычно используется для устройств с высоким разрешением и высокими требованиями к скорости передачи, таких как мобильные телефоны;
EDP: обычно используется для устройств с высокими требованиями к скорости передачи, таких как планшеты, ноутбуки, моноблоки и т. д.
В этом выпуске представлены наиболее часто используемые на рынке типы интерфейсов LVDS и EDP.
Интерфейс LVDS:
LVDS (Low Voltage Differential Signal) обозначает низковольтный дифференциальный сигнал.
Характеристика LVDS — это режим управления током, с размахом напряжения 350 мВ, подаваемым на резистор 100 Ом.
К преимуществам LVDS относятся высокая скорость передачи данных, низкий уровень шума, низкое энергопотребление и низкое напряжение.
1. Низковольтный
дифференциальный сигнал (LVDS) — это низковольтный дифференциальный сигнал, широко используемый в интерфейсах ЖК-дисплеев. Ключевой особенностью этого интерфейса, обычно используемого для внутренней передачи изображения в современных ЖК-дисплеях, является его дифференциальность.
Это означает, что сигнал не искажается, и мы можем использовать пару витых пар для передачи данных. Мы можем быстро передавать данные, не опасаясь искажения их шумом или помехами. Такое искажение данных часто встречается в других интерфейсах.
2. Режим токовой проводимости LVDS:
Эмиттер представляет собой источник тока 3,5 мА, и генерируемый ток 3,5 мА протекает по одной из дифференциальных линий к приемному концу. Из-за высокого сопротивления постоянному току на приемном конце ток проходит через согласующий резистор 100 Ом, генерируя напряжение 350 мВ. Одновременно ток течет обратно к эмиттеру по другому пути дифференциальной линии. При изменении состояния эмиттера эффективные состояния «0» и «1» генерируются путем изменения направления тока, протекающего через резистор 100 Ом.
▲ Контроллер и приемник LVDS
Он работает от тока и получает напряжение, размещая нагрузку на приемном конце. Когда ток течет в прямом направлении, приемный конец выдает 1, и наоборот.
Передача сигнала LVDS состоит из трех частей: передатчика дифференциального сигнала, дифференциального межсоединительного устройства и дифференциального приемника сигнала.
Передатчик: преобразует несимметричные сигналы TTL в симметричные сигналы LVDS. Существует различие между независимым и интегрированным LVDS. Приемник: преобразует симметричный сигнал передачи LVDS в несимметричный сигнал передачи TTL с высоким входным сопротивлением. Межсоединительное устройство: включает соединительные кабели (провода или проводку на печатной плате) и согласующие резисторы. Согласно стандартам IEEE, сопротивление составляет 100 Ом. Обычно мы выбираем 100-120 Ом.
3. Преимущества LVDS
(1) Высокая скорость передачи и низкий уровень колебаний: Режим источника постоянного тока и низкий уровень колебаний на выходе 350 мВ технологии LVDS позволяют LVDS работать на высоких скоростях, например, для соединений точка-точка скорость передачи может достигать 800 Мбит/с.
(2) Низкий уровень шума/низкий уровень электромагнитных помех:
сигнал LVDS представляет собой дифференциальный сигнал низкого напряжения. Дифференциальная передача данных обладает большей устойчивостью к синфазному входному шуму, чем однолинейная передача данных. В двух дифференциальных сигнальных линиях направление тока и амплитуда напряжения противоположны, в то время как приемник учитывает только разницу между двумя сигналами. Поэтому, когда шум взаимодействует с обеими линиями в синфазном режиме, они могут взаимно компенсироваться, и электромагнитные поля вокруг двух сигнальных линий также взаимно компенсируются.
Следовательно, электромагнитное излучение, передаваемое двумя дифференциальными сигнальными линиями, значительно ниже, чем излучение, передаваемое однолинейными сигналами TTL. Кроме того, режим проводимости источника постоянного тока менее подвержен колебаниям и импульсным переключениям, что дополнительно снижает уровень шума.
(3) Маломощные устройства LVDS обычно реализуются с использованием технологии CMOS, что приводит к снижению статического энергопотребления. Потребляемая мощность нагрузки LVDS (резистор на выводах 100 Ом) составляет всего 1,2 мВт. В LVDS используется схема управления с источником постоянного тока, что значительно снижает влияние частотных составляющих на энергопотребление.
(4) Низковольтный интерфейс LVDS использует технологию низковольтного дифференциального сигнала, и его передача и прием не зависят от напряжения питания, например, 5 В. Поэтому LVDS легко может применяться в низковольтных системах, таких как 3,3 В или даже 2,5 В, при сохранении того же уровня сигнала и производительности.
LVDS также легко согласовывается с клеммами. Как правило, согласующий резистор 100 Ом, расположенный как можно ближе к приемному входу на дифференциальной линии, обеспечивает хорошее согласование и оптимальное качество сигнала.
Расстояние между резистором 100 Ом и приемным концом не должно превышать 500 миллидюймов, а лучше всего – не более 300 миллидюймов.
С развитием информационных технологий LVDS предлагает такие преимущества, как высокая производительность, низкое энергопотребление, низкий уровень шума и низкое напряжение, что делает его подходящим решением для многих разработок.
eDP
использует более простые разъемы и меньшее количество контактов для обеспечения передачи сигналов высокого разрешения и может одновременно передавать несколько потоков данных, что приводит к значительно более высокой скорости передачи, чем LVDS. Он также обеспечивает превосходное снижение электромагнитных помех (ЭМП), что делает его подходящим выбором, когда предъявляются высокие требования к ЭМП и требуется высокое разрешение ЖК-дисплея. Его часто называют новым LVDS.
Интерфейс eDP — это полностью цифровой интерфейс, основанный на архитектуре и протоколе DisplayPort, способный передавать сигналы высокого разрешения с помощью более простых разъемов и меньшего количества контактов, и обладающий значительно более высокой скоростью передачи данных, чем LVDS.
EDP имеет три основные архитектуры: основной канал связи для передачи аудио и видео, вспомогательный канал (AUX) и канал с возможностью горячей замены дисплея (HPD).
Кабельный интерфейс eDP представляет собой плоский, припаянный кабель с малым шагом 0,3-0,5 мм, а каналы EDP могут быть одноканальными или двухканальными. Кабели для дисплеев EDP обычно состоят из 2, 3, 5 и 8 витых пар, в то время как обычные кабели для дисплеев EDP имеют 2 или 3 витые сигнальные пары. Текущие распространенные скорости: 1,62 Гбит/с/LANE, 2,7 Гбит/с/LANE, 5,4 Гбит/с/LANE.
Сигнал передачи данных: LANE0/1/2/3.
Интерфейс связи: AUX. Интерфейс обнаружения горячего подключения: HPD. Версия: EDP1.2/1.3/1.4.
Особенности:
1. Протокол eDP является расширением встроенной архитектуры и протокола для приложений DP, что делает его полностью совместимым с протоколом DP; 2. Интерфейс eDP — это внутренний интерфейс, который может использоваться для передачи данных между микросхемами или между экранами дисплеев и платами контроллеров. 3. Благодаря своей способности обеспечивать одновременную высокоскоростную передачу нескольких потоков данных и низкому уровню электромагнитных помех, этот тип интерфейса постепенно заменяет традиционный интерфейс низковольтного дифференциального сигнала (LVDS). Например, для цветного ЖК-экрана с разрешением 1920x1200 и 24 битами требуется 20 пар линий передачи данных с использованием интерфейса LVDS; при использовании интерфейса eDP требуется всего 4 пары проводов. Преимущества интерфейса eDP очевидны, особенно для дисплеев высокой четкости. EDP обеспечивает высокую пропускную способность, хорошую интеграцию и простую конструкцию. Этот интерфейс широко используется в других встроенных дисплейных панелях и процессорах обработки изображений, таких как ноутбуки, планшеты и мобильные телефоны. Интерфейс eDP снижает сложность устройства, поддерживает основные функции для критически важных межотраслевых приложений и обеспечивает масштабируемость производительности для поддержки дисплеев следующего поколения с большей глубиной цвета, частотой обновления и разрешением экрана. Интерфейс eDP быстро становится основным интерфейсом.
Как будут развиваться интерфейсы в будущем?
Хотя оба интерфейса в настоящее время являются стандартными для дисплеев и могут соответствовать текущим и будущим требованиям к пропускной способности передачи данных,
мы считаем, что с ростом потребительского спроса и конкурентным давлением на рынке будущие интерфейсы будут продолжать развиваться.
