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LVDS,介面,時序講解

1.1.1           LVDS介面分類

1.1.1.1              單路6bit LVDS

這種介面電路中,採用單路方式傳輸,每個基色訊號採用6位資料,共18位RGB資料,因此,也稱18位或18bit LVDS介面。此,也稱18位或18bit  LVDS介面。   

1.1.1.2             雙路6bit LVDS

這種介面電路中,採用雙路方式傳輸,每個基色訊號採用6位資料,其中奇路資料為18位,偶路資料為18位,共36位RGB資料,因此,也稱36位或36bit  LVDS介面。

1.1.1.3             單路8bit LVDS

這種介面電路中,採用單路方式傳輸,每個基色訊號採用8位資料,共24位RGB資料,因此,也稱24位或24bit LVDS介面。

1.1.1.4             雙路8bit LVDS

這種介面電路中,採用雙路方式傳輸,每個基色訊號採用8位資料,其中奇路資料為24位,偶路資料為24位,共48位RGB資料,因此,也稱48位或48bit LVDS介面

1.1.2           LVDS傳送晶片介紹

典型之LVDS傳送晶片分為四通道、五通道和十通道幾種,下面簡要進行介紹。

1.1.2.1              四通道LVDS傳送晶片

圖2 所示為四通道LVDS傳送晶片內部框圖。包含了三個資料訊號(其中包括RGB、資料使能DE、行同步訊號HS、場同步訊號VS)通道和一個時鐘訊號傳送通道。

4通道LVDS傳送晶片主要用於驅動6bit液晶面板。使用四通道LVDS傳送晶片可以構成單路6bit LVDS接自電路和奇/偶雙路6bit LVDS介面電路。

1.1.2.2             五通道LVDS傳送晶片

   圖3 所示為五通道LVDS傳送晶片(DS90C385)內部框圖。包含了四個資料訊號(其中包括RGB、資料使能DE、行同步訊號HS、場同步訊號VS)通道和一個時鐘訊號傳送通道。

 

五通道LVDS傳送晶片主要用於驅動8bit液晶面板。使用五通道LVDS傳送晶片主要用來構成單路8bit LVDS介面電路和奇/偶雙路8bitLVDS介面電路。

1.1.2.3             十通道LVDS傳送晶片

   圖4所示為十通道LVDS傳送晶片(DS90C387)內部框圖。包含了八個資料訊號(其中包括RGB、資料使能DE、行同步訊號HS、場同步訊號VS)通道和兩個時鐘訊號傳送通道。

 

十通道LVDS傳送晶片主要用於驅動8bit液晶面板。使用十通道LVDS傳送晶片主要用來構成奇/偶雙路8bit LVDS位介面電路。

在十通道LVDS傳送晶片中,設定了兩個時鐘脈衝輸出通道,這樣做之目之是可以更加靈活之適應不同型別之LVDS接收晶片。當LVDS接收電路同樣使用一片十通道LVDS接收晶片時,只需使用一個通道之時鐘訊號即可;當LVDS接收電路使用兩片五通道LVDS接收晶片時,十通道LVDS傳送晶片需要為每個LVDS接收晶片提供單獨之時鐘訊號。

 

1.1.3           LVDS傳送晶片之輸入與輸出訊號

1.1.3.1             LVDS傳送晶片之輸入訊號

LVDS傳送晶片之輸入訊號來自主控晶片,輸入訊號包含RGB資料訊號、時鐘訊號和控制訊號三大類。為了說明之方便,將RGB訊號以及資料選通DE和行場同步訊號都算作資料訊號。

輸入資料訊號

在供6bit液晶面板使用之四通道LVDS傳送晶片中,共有十八個RGB訊號輸入引腳;一個顯示資料使能訊號DE(資料有效訊號)輸入引腳;一個行同步訊號HS輸入引腳;一個場同步訊號VS輸入引腳。也就是說,在四通道LYDS傳送晶片中,共有二十一個數據信號輸入引腳。

在供8bit液晶面板使用之五通道LVDS傳送晶片中,共有二十四個RGB訊號輸入引腳;一個顯示資料使能訊號DE(資料有效訊號)輸入引腳;一個行同步訊號HS輸入引腳;一個場同步訊號VS輸入引腳;也就是說,在五通道LVDS傳送晶片中,共有二十八個資料訊號輸入引腳。

應該注意的是,液晶面板的輸入訊號中都必須要有DE訊號,但有的液晶面板只使用單一的DE訊號而不使用行場同步訊號。因此,應用於不同的液晶面板時,有的LVDS傳送晶片可能只需輸入DE訊號,而有的需要同時輸入DE和行場同步訊號。

輸入時鐘訊號:即畫素時鐘訊號,也稱為資料移位時鐘(在LVDS傳送晶片中,將輸入之並行RGB資料轉換成序列資料時要使用移位暫存器)。畫素時鐘訊號是傳輸資料和對資料訊號進行讀取之基準。

待機控制訊號(POWER DOWN):當此訊號有效時(一般為低電平時),將關閉LVDS傳送晶片中時鐘PLL鎖相環電路之供電,停止IC之輸出。

資料取樣點選擇訊號:用來選擇使用時鐘脈衝之上升沿還是下降沿讀取所輸入之RGB資料。有之LVDS傳送晶片可能並不設定待機控制訊號和資料取樣點選擇訊號,但也有之除了上述兩個控制訊號還設定有其他一些控制訊號。

1.1.3.2             LVDS傳送晶片之輸出訊號

LVDS傳送晶片將以並行方式輸入的TTL電平RGB資料訊號轉換成序列之LVDS訊號後,直接送往液晶面板側之LVDS接收晶片。

  LVDS傳送晶片的輸出是低擺幅差分對訊號,一般包含一個通道的時鐘訊號和幾個通道的序列資料訊號。由於LVDS傳送晶片是以差分訊號的形式進行輸出,因此,輸出訊號為兩條線,一條線輸出正訊號,另一條線輸出負訊號。

時鐘訊號輸出:LVDS傳送晶片輸出之時鐘訊號頻率與輸入時鐘訊號(畫素時鐘訊號)頻率相同。時鐘訊號的輸出常表示為:TXCLK+和TXCLK-,時鐘訊號佔用LVDS傳送晶片的一個通道。

LVDS序列資料訊號輸出:對於四通道LVDS傳送晶片,序列資料佔用三個通道,其資料輸出訊號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-。

  對於五通道LYDS傳送晶片,序列資料佔用四個通道,其資料輸出訊號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUTI-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-。

  對於十通道LVDS傳送晶片,序列資料佔用八個通道,其資料輸出訊號常表示為TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-,TXOUT4+、TXOUT4-,TXOUT5+、TXOUT5-,TXOUT6+、TXOUT6-,TXOUT7+、TXOLT7-。

注意:

如果只看電路圖,是不能從LVDS傳送晶片的輸出訊號TXOUT-、TXOUT0+中看出其內部到底包含哪些訊號資料,以及這些資料是怎樣排列的(或者說這些資料的格式是怎樣額)。事實上,不同廠家生產的LVDS傳送晶片,其輸出資料排列方式可能是不同的。因此,液晶顯示器驅動板上的LVDS傳送晶片的輸出資料格式必須與液晶面板LVDS接收晶片要求的資料格式相同,否則,驅動板與液晶面板不匹配。這也是更換液晶面板時必須考慮的一個問題。

如果表示明白,你就數帶 “+-”的這種訊號線一共有幾對,

有10對的減掉2對(時鐘訊號)就是雙8。

有8對的減掉2對 (時鐘訊號)就是雙6。

有5對的減掉1對 (時鐘訊號)對是單8。

有4對的減掉1對 (時鐘訊號)是單6。  

如果既無資料,也看不清標識,最簡單的辦法就是看看裡面的電路,一般每對資料線之間都有一個100歐姆的電阻,數電阻的個數,看到4個的話就是單口6位顏色的屏,看到8個的話就是雙口六位,5個的話一般是單口8位,有10個一般就是雙口8位。

 

1.1.4           LVDS資料輸出格式

 

LVDS傳送晶片在一個時鐘脈衝週期內,每個資料通道都輸出7bit的序列資料訊號,而不是常見的8bit資料,如圖5所示

在LCD液晶屏中,需要輸出到顯示屏的訊號是並行的影象訊號和控制訊號,而LVDS訊號是序列傳輸的,所以在傳送端需要將並行資料轉換為序列資料。以8bit RGB顯示屏介面為例,每個顯示週期需要傳輸8bit的R訊號,8bit的G 訊號,8bit 的B訊號,及VS,HS,DE訊號,總共為27 BIT。而每對LVDS訊號線在一個TX週期裡只能傳輸7BIT資料,所以需要4 對資料線,外加一對時鐘線。LVDS並串轉換如下圖所示:

上圖中的每一組對線稱為一個Pair,4組資料線加一對時鐘線稱為一個Channel,LVDS傳送器總是將一個畫素資料對映到(remapping)一個Channel的一個傳送週期(TX CLK)中

如果是6BIT 顯示屏,則並行資料有21位(18位RGB加3位控制訊號),因此LVDS 介面每個Channel只需要 3對資料線和一對時鐘線。

如果是10BIT 顯示屏,則並行資料有33位(30位RGB 加3位控制訊號),因此LVDS 介面每個Channel需要 5對資料線和一對時鐘線。

通常,LVDS介面的時鐘為20MHz 到85MHz,因此對於輸出畫素時鐘低於85MHz的訊號,只需一個Channel就可以;而對於輸出畫素時鐘高於85MHZ的訊號,比如1080P/60HZ的輸出,畫素顯示時鐘為148.5MHz,就不能直接用一個Channel傳輸,而是將輸出的畫素按順序分為奇畫素和偶畫素,將所有的奇畫素用一組LVDS 傳輸,所有的偶畫素用另外一組LVDS 傳輸。也就是說,需要兩個Channel來傳輸1080P/60HZ 的訊號。對於畫素顯示時鐘更高的訊號,比如1080P/120HZ顯示,則需要4個Channel來傳輸。兩Channel、4Channel的畫素分配分別如圖4、圖5所示:

 

1.1.5           LVDS 資料對映標準

LVDS 資料對映(MappingMapping)標準

LVDS介面電路中,將畫素的並行資料轉換為序列資料的格式主要有兩種標準:VESA和JEIDA

VSEA標準如下圖所示:

 

JEIDA標準是由日本電子行業開發協會(JAPANELECTRONIC INDUSTRY DEVELOPMENT ASSOCIATION)制定的標準,其格式如下

 

對於JEIDA格式,需要注意的是,如果畫素為6bit RGB,則每個通道只需要最上面的3對資料線,其中的R9…R4, G9…G4, B9…B4 對應實際的R5…R0, G5…G0, B5…B0;同樣,如果畫素是 8 bit RGB,則每個通道只需要靠上面的4對資料線,其中的R9…R2, G9…G2, B9…B2 對應實際的R7…R0, G7…G0, B7…B0。

另外,COLOR MAPPING 也可以採用自定義格式,只要LVDS 傳送端和接受端採用相同的對映順序,就可以顯示正確的色彩

1.1.6           LVDS 資料傳輸模式

LVDS訊號傳輸分為DE MODE和SYNC MODE,DE mode需連線DE訊號(data enable有效資料選通),SYNC mode還需連線HS(HSYNC行同步)、VS(VSYNC場同步)。

SYNC mode在現在的panel中已很少使用。下面是DE mode的資料形式。

 

 

 

1.1.7           LVDS 資料格式詳解

LVDS傳送晶片輸出訊號的格式:即LVDS傳送晶片輸入的RGB資料,以及行同步訊號HS、場同步訊號VS、有效顯示資料使能訊號DE在各個輸出通道中資料位的排列順序。

由於幾個大的LYDS晶片生產廠家制定了不同的標準,因此,存在著幾種不同的LVDS傳送晶片資料輸出格式;

1.1.7.1              單路 6BIT LVDS輸出

單路6bit LVDS傳送晶片資料輸出格式:單路6bit LVDS傳送電路使用四通道LVDS傳送晶片,輸出訊號格式如圖6所示。

 

圖中NA的意思是未使用。此例為控制訊號僅使用DE的模式,未使用行同步訊號HS和場同步訊號VS。關於DE、IIS、VS訊號的使用問題。當控制訊號為DE+行場同步訊號模式時,圖中的兩個NA更換為場同步訊號VS和行同步訊號HS。

1.1.7.2              雙路6BIT LVDS輸出

雙路6bit LVDS傳送晶片資料輸出格式:雙路6bit LVDS傳送電路使用兩片四通道LVDS傳送晶片,輸出訊號格式如圖7所示。

 

從圖中可以看出,雙路6bit LVDS傳送晶片資料輸出格式與單路6bit LVDS傳送晶片資料輸出格式是相同的,只不過一路傳送奇數畫素RGB資料,另工路傳送偶數畫素RGB資料。OR0、OR1、…中的“O”代表奇數畫素,ER0、ER1、…中的“E”代表偶數畫素。

1.1.7.3             單路 6BIT LVDS輸出

單路8bit LVDS傳送晶片資料輸出格式:單路8bit LVDS傳送電路使用五通道LVDS傳送晶片,輸出訊號格式有多種,下面只介紹其中的兩種。

 

 

下圖所示為單路8bitLVDS傳送晶片的另一種資料輸出格式。

 

所示格式中的控制訊號僅使用DE模式,當控制訊號為DE+行場同步訊號模式時,第二資料通道TXOUT2中的兩個NA應更換為場同步訊號VS和行同步訊號HS(通過對驅動板程式設計可改寫)。

從以上兩種輸出格式中可以看出,資料訊號的排列順序差別很大,不過,要想讓其排列一致,完全可以通過對驅動板程式設計來完成。

1.1.7.4             雙路8BIT LVDS輸出

雙路8bit LVDS傳送晶片資料輸出格式:雙路8bit LVDS傳送電路使用兩片五通道LVDS傳送晶片或一片十通道LVDS傳送晶片,雙路8bit LVDS傳送晶片資料輸出格式也有多種形式,所示是其中的一種。