Rozhraní LVDS pro LCD displej

Co je to rozhraní LVDS?

Základním principem technologie LCD displejů s rozhraním LVDS je diferenciální přenos signálu s využitím velmi nízkého napěťového rozkmitání (obvykle kolem 350 mV).

• Jak to funguje: Jeden signálový vodič nese kladné napětí (V+) a druhý nese inverzní napětí (V-). Přijímač určí logickou „0“ nebo „1“ porovnáním rozdílu mezi těmito dvěma signály. Vnější šum ovlivňuje oba vodiče stejnou měrou a je v přijímači potlačen. Díky tomu je komunikace s LCD displejem s rozhraním LVDS mimořádně stabilní, podobně jako když dva lidé používají tajný kód k hovoru v hlučné místnosti.

• Složení: Kompletní LCD displej s rozhraním LVDS zahrnuje vysílač a přijímač. Vysílač převádí paralelní data (úrovně TTL) z hlavního procesoru na sériové nízkonapěťové diferenciální signály. Přijímač, umístěný v blízkosti zobrazovacího panelu, obnovuje původní signály pro obvod budiče displeje.

Klíčové výhody LCD displeje s rozhraním LVDS

Široké rozšíření technologie LCD displejů s rozhraním LVDS v oblasti displejů je způsobeno několika hlavními výhodami:

• Vysokorychlostní přenos a podpora vysokého rozlišení: Podporuje datové rychlosti až několik gigabitů za sekundu (Gb/s), což je dostatečné pro napájení obrazovek s vysokým rozlišením a vysokou obnovovací frekvencí. Například podle standardu VESA umožňují čtyři datové linky a jedna hodinová linka stabilní přenos videa v rozlišení HD (720p) a vyšším rozlišení.

• Nízká spotřeba energie a nízká hlučnost: Díky použití nízkonapěťového a nízkoproudového pohonu je jeho spotřeba energie výrazně nižší než u tradičních TTL rozhraní. Diferenciální signalizace navíc inherentně potlačuje elektromagnetické rušení – což je klíčová výhoda pro elektronické výrobky vyžadující přísné testování shody s normami EMI/EMC.

• Silná imunita proti hluku: Vlastnost potlačení souhlasného režimu u LCD displejů s rozhraním LVDS zajišťuje stabilní obraz bez blikání i v prostředích s elektrickým šumem, jako jsou továrny nebo kabiny automobilů.

• Delší přenosová vzdálenost a zjednodušený design: Ve srovnání s TTL se signály LVDS mohou spolehlivě přenášet na delší vzdálenosti (až několik metrů). Využívá mnohem méně kabelů a konektorů, což umožňuje tenčí konstrukce zařízení a snižuje náklady na systém.

Které displeje používají rozhraní LVDS?

Již více než dvě desetiletí je LCD displej s rozhraním LVDS běžnou volbou pro připojení zobrazovacích panelů. Je obzvláště běžný v následujících aplikacích:

• Průmyslová a vestavěná zařízení: V průmyslových řídicích počítačích (IPC), lékařských zobrazovacích zařízeních a rozhraních člověk-stroj (HMI) je spolehlivost a odolnost proti šumu technologie LCD displejů s rozhraním LVDS vysoce ceněna. Mnoho průmyslových systémů na modulech (SoM) založených na procesorech Rockchip, Allwinner nebo Texas Instruments integruje rozhraní LVDS.

• Spotřební elektronika: Rané notebooky, LCD monitory (zejména 17" a větší) a LCD televizory téměř univerzálně používaly LCD displej s rozhraním LVDS pro připojení základní desky k LCD panelu.

• Automobilové zobrazovací systémy: Palubní informační a zábavní systémy, navigační zařízení a digitální přístrojové panely musí spolehlivě fungovat za extrémních teplot, vibrací a elektromagnetického rušení. Osvědčená robustnost LCD displeje s rozhraním LVDS z něj činí ideální volbu pro tak náročná prostředí.

Technické detaily a pokyny pro výběr

V praktických aplikacích je důležité porozumět různým typům konfigurací LCD displejů s rozhraním LVDS.

• Klasifikace rozhraní: Na základě počtu datových bitů a drah se LCD displeje s rozhraním LVDS dělí hlavně na jednokanálové 6bitové, dvoukanálové 6bitové, jednokanálové 8bitové a dvoukanálové 8bitové. „6bitový“ nebo „8bitový“ označuje počet bitů na barevný kanál (červená, zelená, modrá), který určuje barevnou hloubku. „Jednokanálový“ vs. „dvoukanálový“ definuje dostupnou šířku pásma dat.

• Průvodce výběrem – Rozlišení: Volba typu LCD displeje s rozhraním LVDS je primárně dána rozlišením displeje. Vyšší rozlišení vyžaduje vyšší datové rychlosti, což vyžaduje vyšší bitovou hloubku nebo dvoukanálová rozhraní. Například:

  • Jeden 6bitový: Vhodné pro rozlišení 800×600 a nižší.
  • Jeden 8bitový: Vhodné pro rozlišení 1024×768.
  • Duální 6bitový: Vhodné pro rozlišení 1280×1024, 1366×768.
  • Duální 8bitový: Vhodné pro Full HD (1920×1080) a vyšší rozlišení, například 1600×1200.

• Standardy VESA vs. JEIDA: Pro komunikaci LCD displejů s rozhraním LVDS existují dva hlavní standardy mapování dat: VESA a JEIDA. VESA je celosvětově běžnější, zatímco JEIDA se vyskytuje v některých japonských zařízeních. Konfigurace softwaru/firmwaru musí odpovídat zvolenému standardu mezi vysílačem a přijímačem.

• Připojení k SoC: Pokud hlavní procesor (SoC) nemá nativní rozhraní LVDS (např. má pouze rozhraní RGB), je vyžadován externí můstek TTL-LVDS. Pokud SoC integruje vysílač LVDS, lze LCD displej s rozhraním LVDS připojit přímo, což šetří místo na desce plošných spojů a náklady.