Szybki interfejs LVDS: opis i zastosowanie

Środki techniczne organizacji komunikacji są obecnie najbardziej interesujące dla branży IT. Przejawia się to w rozwoju systemów bezprzewodowych, aw zasadzie w napełnianiu urządzeń elektronicznych możliwością komunikacji z innymi technologiami, które kilka lat temu, a język nie poszedł. Ale tradycyjne kanały transmisji danych również nie są dostępne. Na przykład koncepcja LVDS (niskonapięciowa sygnalizacja różnicowa) opiera się na zasadach transmisji sygnałów niskonapięciowych przez kilka zróżnicowanych kanałów. Ten sposób organizowania transmisji autobusowych różni się wysoką wydajnością, a jednocześnie nie kosztuje wiele.


Ogólne informacje o interfejsie

Odrzucenie technologii bezprzewodowej na rzecz kanałów klasycznych nadal ma znaczące zalety. Nie chodzi nawet o stabilność transmisji danych, ale o szybkość i bezpretensjonalność pod względem usług. Jeśli chodzi o dynamikę, przeciętnie taka linia jest w stanie zapewnić 400-600 Mbps na skrętkę. Technologia LVDS pojawiła się jako odpowiedź na prośby o przekazywanie informacji na duże odległości. Ale jego znacząca różnica w stosunku do metod alternatywnych stała się niecodziennym schematem konturów rozgałęzionych. W końcu, czym jest LVDS pod względem wdrożenia technicznego i konstrukcyjnego? Jest to zestaw zróżnicowanych kanałów przewodowych, przeznaczonych do wymiany danych między urządzeniami i układami. Część sprzętu nie podlega normalizacji. MożeZastosowane wyposażenie jest zasadniczo dostępne do integracji interfejsu. Ale liderzy nie są czymś, co wykracza poza obecną specyfikację. Ponadto linie równoległe mogą opierać się na przestarzałych przewodach bez sieci światłowodowych. Istota technologii polega na sposobie organizacji tych kanałów.


Sygnały różnicowe mają niski zakres czułości od 250 do 450 mV. W kontekście uwzględniania parametrów linii transmisji danych nadal nie można zignorować źródła informacji, z którym współpracuje interfejs LVDS. Opis urządzeń końcowych może być wyrażony w postaci nadajników, które są wykonywane jako przełączniki prądowe. To urządzenie zapewnia niezależność prędkości przetwarzania sygnału od głównego napięcia w linii. Na podstawie powyższego można wykonać dwa wyjścia pośrednie systemu LVDS:
  • W procesie przesyłania danych przyjmuje się niewielką prędkość sygnału w odniesieniu do parametrów czułości.
  • Transmisja odbywa się strumieniem charakteru.
  • W praktyce działanie interfejsu oznacza, że ​​system będzie w stanie utrzymać wysoką prędkość, nawet przy niskim poziomie rozpraszania mocy. Na konkretnych liczbach prędkość teoretyczna będzie wynosić 1923 Mbit /s, ale producenci gotowych rozwiązań nadal zalecają zgodność z poziomem 655 Mb /s.

    Cechy różnicowego rozkładu kanałów

    Na początek należy wziąć pod uwagę, co jest zasadniczo sygnałem różnicowym. Jest to sposób przesyłania danych przez sieci elektryczne za pomocąlinie antyfazowe. Zgodnie z regułami organizacji takich kanałów, sygnał jest przesyłany w postaci pary różnicowej, w której każdy strumień ma swój własny przewodnik. W tym przypadku zapewniona jest inwersja - to znaczy w jednej parze występują dwa sygnały z różnymi znakami. Najtańszym sposobem implementacji tych par jest zastosowanie skręconych przewodów, ale dozwolone jest również stosowanie kabli bliźniaczych i bezpośrednia dekompresja na płytce z obwodem drukowanym. Należy tutaj podkreślić, że odbiornik LVDS precyzyjnie reaguje na różnicę między parami sygnałów, a nie na różnicę między potencjałem uziemienia a danym przewodnikiem.
    Pary różnicowe mają również specjalną konstrukcję. W obwodach sygnały LVDS są oznaczone jako RX (0-3), RXC itd. Sygnał wyjściowy CLK wyświetla częstotliwość pikseli, określając również widmo sygnałów R /G /B nadajnika. W praktyce interfejs kanałów różnicowych może być używany do przesyłania kolorów 18 i 24 bitowych. Pod tym względem system LVDS jest najbliższym interfejsem TMDS, ale nie różnicuje poszczególnych par różnicowych. Innymi słowy, każda para może przypisywać sygnały do ​​określonego spektrum kolorów. Na szczególną uwagę zasługuje i zróżnicowanie jako sposób przekazywania przepływów kontrolnych. W takim przypadku sygnały przesyłają informacje o określonych schematach i konfiguracjach. Na przykład sygnały synchronizacji ramek i linii są szeroko stosowane, podobnie jak kanały przekazujące informacje o korekcji danych. Ale czy można łączyć nie tylko odmienne pary z różnymi danymi, ale grupy sygnałów, któreróżnią się typem wskazanych informacji? To zależy od końcowego odbiornika, z którym działa interfejs LVDS? Opis zasady przetwarzania takich danych można przedstawić następująco:
  • Nadajnik rejestru przesuwnego pobiera kilka grup informacji z różnych par różnicowych.
  • Odbiornik konwertuje format danych.
  • Tablica kontrolna ponownie rozdziela przepływy, podświetlając informacje docelowe.
  • Interfejs tunera dostosowuje ustawienia sprzętowe lub wysyła sygnał do obszaru odtwarzania.
  • Definicja jakości sygnału

    Praca systemów opartych na LVDS charakteryzuje się szybkością i zakresem transmisji informacji. Są to główne wskaźniki jakościowe, które zależą od potencjału operacyjnego konkretnej linii. W idealnych warunkach użytkowania kanału nie ma przeszkód zewnętrznych, a zatem osiągnięto maksymalne możliwe parametry prędkości i zasięgu bez ograniczeń. Ponieważ jednak w praktyce takie warunki nie występują, w projektowaniu i utrzymywaniu interfejsów LVDS istnieje potrzeba oceny ich jakości.
    Najpowszechniejszymi metodami analizy linii różnicowych jest narysowanie diagramu oka. W szczególności wyraźnie pokazuje poziom zniekształcenia sygnału. Istnieje również szacunek ilościowy wyrażony przez tzw. Odsetek drżenia. W kompleksie obie cechy wskazują na stopień rozpraszania fotonów, który jest determinowany przez kilka czynników. Główna z nich to interferencja symetryczna, określająca tłumienie sygnału i jego nierównomierność częstotliwości. Również kanałySama transmisja danych może wpływać na siebie nawzajem. Dotyczy to sąsiednich linii wyposażonych w izolację o niskiej jakości. Możesz zminimalizować takie zakłócenia, wykonując mapowanie śledzenia.

    Kompozycja kanału

    Pełna linia w systemie LVDS jest utworzona przez nadajnik i infrastrukturę łączącą, która zapewnia komunikację między źródłem informacji a odbiornikiem. Maksymalna prędkość w tym kanale wynosi 622 Mb /s, pod warunkiem, że jest bliższa standardowej konfiguracji. Środowisko łączenia składa się z płytki drukowanej i wiązki przewodów. Ponadto dozwolone są również warianty, w których jeden ze składników może być nieobecny. Ale w tym przypadku interfejs LVDS będzie ograniczony do zakresu i szybkości transmisji informacji, nawet bez względu na wpływ czynników zewnętrznych. Płyta z nadrukiem pełni funkcję podstawy do zainstalowania odbiornika lub nadajnika. Integracja łańcuchów zakończeniowych, łączników do łączenia elementów funkcjonalnych i innych urządzeń pomocniczych jest zaangażowana w pracę systemu. Kluczowym warunkiem złożonej pracy jest wzajemna zgodność wszystkich jej elementów, co będzie cechą technicznej możliwości ich instalacji na torach PCB. Sprawdź, czy błędy w doborze komponentów dla kanału LVDS są przeprowadzane na etapie testowania. Już w praktyce, po wprowadzeniu systemu do procesu pracy, wyeliminowanie niezgodności za pomocą środków może wymagać dużych kosztów finansowych i zasobów technicznych.

    Kable i złącza LVDS

    Połączona infrastruktura oparta jest na wiodących obwodach isposób zapewnienia możliwości ich połączenia. W interfejsie różnicowym zaleca się stosowanie symetrycznej skrętki. Taki kabel zapewni optymalną charakterystykę sygnału dzięki wsparciu stałej rezystancji (około 100 omów) i korespondencji efektu przewodów na końcu odbiornika. W tym samym czasie kabel LVDS i jego parametry nie są ściśle regulowane. Wyjątki można przypisać niektórym wskaźnikom roboczym drutu, konfiguracji awarii przez punkty kontaktowe itp. Wybór kabla zależy w dużej mierze od specyficznych wymagań systemu. Na przykład odległość do 50 cm pozwala na użycie prawie wszystkich rodzajów mediów przewodzących. Pożądane jest podawanie kilku standardów CAT3-5 w odległości do 10 cm. Szybkość takiej infrastruktury będzie wynosić do 400 Mb /s. Łączniki używane do tworzenia połączeń LVDS są również wybierane w oparciu o wymagania projektowe systemu. Jednak niemal w każdym przypadku nacisk kładziony jest na możliwość obsługi szybkiego kanału transmisji danych, biorąc pod uwagę promieniowanie elektromagnetyczne i zewnętrzne wytyczne. Szczególną uwagę zwraca się na położenie linii na stykach. Interfejs wejściowy może mieć różne konfiguracje złączy, które różnią się długością i potencjalną wielkością zniekształceń. Budowa linii wymaga zastosowania wniosków z odpowiednich drutów jednej pary. Umożliwi to zrównoważenie prędkości z optymalizacją interferencji za pomocą dodatkowych środków.
    W praktyce tworzenie kanałów różnicowych ze złączami jest jednym z kluczowych parametrów technicznychDziałają termoregulatory. Należy wziąć to pod uwagę przy podłączaniu końcowego odbiornika z macierzami. 30-pinowe interfejsy mogą być używane na podstawowym poziomie wydajności. Ale nowoczesne urządzenia, które narzucają coraz wyższe wymagania dotyczące przepustowości, są kierowane przez 40-pinowe LVDS. To złącze może być jedno - i dwa kanały - o tym niuansie należy również pamiętać przy konfigurowaniu połączenia.

    Zarządzanie przepływem danych

    W celu efektywnego wykorzystania kanałów różnicowych nie wystarczy wybrać odpowiednie składniki funkcjonalne. Zadanie optymalizacji danych jest rozwiązywane na etapie opracowywania konfiguracji linii dużych prędkości. Projektant buduje platformę z indywidualnymi nadajnikami, czasami wykorzystując chipsety serializera. Są to specjalne przetworniki sygnałów, które zapewniają równoległy rozkład sekwencyjny. Z drugiej strony, na końcu odbiornika zainstalowany jest deserializer, wykonuje odwrotną transformację - z równoległego stanu szeregowego. Korzystanie z serializerów w praktyce pozwala zoptymalizować częstotliwość szybkiego kanału do wartości akceptowalnych dla urządzenia docelowego. Metoda sterowania przepływem informacji jest również wykorzystywana przez integrację odbiorników i nadajników. Na przykład Xilinx osadza kilka portów w programowalnym interfejsie LVDS, aby hostować komponenty tego samego standardu. To rozwiązanie ma znaczną przewagę w optymalizacji projektu urządzenia, co ułatwia budowę docelowej architektury kanałówbiorąc pod uwagę niezbędne wskaźniki prędkości niezależnie od implementacji zewnętrznego interfejsu.

    Zastosowanie LVDS

    Rozwój technologii wynika ze zwiększonych wymagań dotyczących przesyłania informacji wideo. Konfiguracja urządzenia kanałowego tego interfejsu różnicowego najlepiej nadaje się do obsługi urządzeń biurowych i domowych, które współpracują ze zdjęciami, wideo, grafiką 3D i innymi materiałami multimedialnymi. Ponadto komputery i dystrybutorzy sieci, a także systemy komunikacji satelitarnej mogą służyć jako urządzenia końcowe. Oznacza to, że interfejs LVDS i jego aplikacja mogą być nazywane uniwersalnymi pod względem możliwości integracji w nowoczesnych systemach przesyłania i przetwarzania informacji cyfrowych. Najczęstszym zastosowaniem technologii jest połączenie monitorów z komputera i innych źródeł informacji. Na przykład w przypadku paneli LCD o wysokiej rozdzielczości używane są kable magistrali LVDS o niskim zużyciu energii, ale o szerokiej przepustowości.
    Do organizacji szybkich strumieni danych wykorzystujących chipy, które mogą konwertować dane na 21-48 bitów w ramach wielokanałowego systemu LVDS, a następnie wyjść z sygnału zegarowego. Takie konfiguracje są używane do obsługi superszybkich serwerów i routerów. Ogólnie można powiedzieć, że sygnalizacja różnicowa niskiego napięcia jest odpowiednia dla wielopunktowych systemów, których elementy muszą być skoordynowane z różnych końców transmisji informacji. Niektórzy konwertery LVDS znajdują swoje miejsce w branży, przemawiającforma losowych kluczy danych.

    System LVDS w monitorach i macierzach

    Standardowe interfejsy do podłączania urządzeń do odtwarzania wideo jako głównego składnika funkcjonalnego są tylko wtyczkami. Wystarczy wybrać optymalną charakterystykę wejścia, którą zorganizuje linia łącząca. Podczas wybierania złącza dla określonego sprzętu bierze się pod uwagę następujące cechy:
  • Rozdzielczość monitora lub matrycy.
  • Rozmiar ekranu.
  • Fazy częstotliwości itp.
  • Wymienione wyżej termoregulatory zależą w dużej mierze od przekątnej. Tak więc, 8-calowy interfejs LVDS może zostać wstawiony do infrastruktury za pomocą stycznika 20-stykowego. Zwiększone kontakty mogą wystąpić nie tylko po stronie centralnej, ale również po bokach. Zazwyczaj takie "pianki" pełnią funkcję uziemienia.
    Dobrze zaprojektowany interfejs zapewnia napięcie dla komponentów matrycy, które również zmienia się w zależności od rozmiaru ekranu. Zwykle początkowa wartość 33 jest wystarczająca dla urządzeń 15-calowych i mniejszych. Standard w 12 zasila matrycę do 19 cali itd. Podczas łączenia można również wprowadzić nadajniki z odbiornikami. W nowoczesnych panelach są one implementowane jako mikroukłady, ale czasami są zawarte w strukturze skalerów, czyli kontrolerów interfejsu LVDS. Obwody przyłączeniowe z tym dodatkiem wymagają co najmniej 30-stykowego złącza. Rozmieszczenie sygnałów za pomocą "szpilek" przewiduje podział na trzy główne grupy:
  • VCC - napięcie zasilania.
  • VSS - Uziemienie.
  • RX -wejście jest jedną z pary różnicowej.
  • Zalety korzystania z systemów LVDS

    Jedną z głównych zalet tego interfejsu jest łatwość zarządzania, koordynacji i przełączania. Większość nowoczesnych linii szybkich pociąga za sobą użycie specjalnych materiałów do wykonywania tych samych kabli i do monitorowania sygnałów. W przypadku kanałów różnicowych stosowane są najprostsze standardy, które również rozszerzają możliwości wykorzystania technologii. Typowa matryca dla laptopa opartego na LVDS może zapewnić szybkie przełączanie nadajnika na krańcowy poziom wydajności przy rosnącej szybkości przetwarzania sygnału. Jednocześnie koszty energii są przechowywane w niskich lub średnich stawkach dla konkurencyjnych linii transmisji danych. Optymalizację w tej części osiąga się przez zmniejszenie mocy rozpraszania ładunku - nie więcej niż 12 mW przy impedancji 100 omów. Niektórzy producenci komponentów dla LVDS koncentrują się również na statystycznym zużyciu energii. Czynnik ekonomiczny jest atrakcyjny i pod względem kosztu komponentów, z których tworzona jest infrastruktura. Zastosowanie tej samej skręconej pary w przeciwieństwie do włókna i zupełnie nieporównywalnie kosztem zarówno zakupu, jak i kosztów utrzymania. Część korzyści wynika z zastosowania metody translacji różnicowej jako takiej. Można podkreślić prostotę schematów przekazywania informacji i niską wrażliwość na zakłócenia. Oczywiście, jeśli nie bierzesz pod uwagę promieniowania w sąsiednich blisko położonych kanałach. NieInterfejs LVDS jest krytyczny i wrażliwy podczas pracy w silnym polu magnetycznym. Korekta frontonów nie wpływa na jakość transmisji, więc hałas jest przechowywany w rozsądnych granicach.

    Wniosek

    Architektura większości gotowych rozwiązań na platformie technologicznej LVDS różni się pod względem wydajności, ekonomii i elastyczności pod względem zmian konfiguracji funkcjonalnej. To połączenie pozytywnych właściwości osiąga się, łącząc najlepsze cechy tradycyjnego interfejsu równoległego (w najnowszych wersjach - cyfrowe) i zasady połączenia szeregowego. W wyniku zmniejszenia liczby przewodów dopuszczonych do korzystania z systemu w urządzeniach kompaktowych, które wymagają jednoczesnego wspierania wysokiej jakości sygnału telewizyjnego. W rzeczywistości matryca do laptopa na bazie kontrolerów LCD pokazuje pełen zakres zalet technologicznych. Obecnie takimi rozwiązaniami są takie firmy jak Samsung, Philips, HP itp. Realizację workflow można wykonać samodzielnie, co często robią budowniczowie z panelami LCD. W takim przypadku potrzebny będzie podstawowy zestaw komponentów funkcjonalnych z kablem, złączem, układem kontrolera i urządzeniami końcowymi. Jednak, jak pokazuje praktyka, osiągnięcie tak dużej przepustowości jest możliwe tylko w rzadkich przypadkach. Zdając sobie z tego sprawę, producenci podzespołów LVDS tworzą specjalne linie z gotową infrastrukturą transmisji sygnału, którą można zintegrować z dowolną instalacją multimedialną - najważniejsze jest właściwe odniesienieparametry Jeśli chodzi o problemy z interfejsem tego rodzaju, mogą istnieć bariery zewnętrzne, ale te czynniki są minimalizowane przez włączenie systemów izolacji i ekranowania. Można je zintegrować jako opcjonalne uzupełnienie i jako podstawowy element funkcjonalny.

    Powiązane publikacje