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1 引言 當(dāng)今，配備數(shù)字RGB接口的TFF液晶顯示屏以其圖像清晰、接口簡(jiǎn)單和亮度高等特點(diǎn)而在電腦筆記本、GPS、機(jī)頂盒、WebPad等設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，但是由于驅(qū)動(dòng)顯示屏的視頻信號(hào)頻率較高而無(wú)法直接進(jìn)行較遠(yuǎn)距離傳輸。為此，可以在圖形控制器到LCD之間的FPD(Flat Panel Display)鏈路中采用LVDS(Low Voltage Differential Signaling)技術(shù)來(lái)克服這一問(wèn)題，實(shí)際使用證明：經(jīng)它引接后的傳輸距離可擴(kuò)大至10米左右，從而充分滿足了液晶屏的一般應(yīng)用場(chǎng)合。 數(shù)字RGB視頻信號(hào)中除了包括圖像信號(hào)之外，還包括行同步、場(chǎng)同步、像素時(shí)鐘等信號(hào)，其中像素時(shí)鐘信號(hào)的最高頻率可超過(guò)28MHz。低電壓差分信號(hào)技術(shù)(LVDS)的采用可以充分避免長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的衰減和信號(hào)間的相互串?dāng)_，LVDS是一種低擺幅的差分信號(hào)技術(shù)，它使得信號(hào)能在差分PCB線對(duì)或平衡電纜上以幾百M(fèi)bps的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅(qū)動(dòng)輸出可保證低噪聲和低功耗，其優(yōu)點(diǎn)包括可支持高速數(shù)據(jù)傳輸、省電、噪聲小、電磁干擾微弱，成本低廉、集成度高等。 2 LVDS的應(yīng)用環(huán)境 圖1所示是一種LVDS技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境示意圖，其中處理器采用CIRRUSLOGIC公司生產(chǎn)的具有ARM內(nèi)核的EP7312嵌入式處理器，圖形控制接口芯片采用EPSON公司的SEDl356彩色圖形控制器，它使用2M字節(jié)的EDO-DRAM，F(xiàn)PD鏈路采用美國(guó)國(guó)家national半導(dǎo)體公司的21位LVDS發(fā)送／接收器DS90C363／DS90CF364傳輸套片，液晶屏采用SHARP公司的LQ64D34118位TFT6．4寸高亮屏，另外還配備有與之兼容的逆變器和觸屏。 SEDl356是一個(gè)可以適用多種CPU和多種DRAM的彩色LCD和CRT／TV的顯示控制芯片，它共有114個(gè)寄存器，可以靈活地對(duì)各種不同的顯示方式進(jìn)行設(shè)置，功能非常強(qiáng)大，CPU總線類型有SH-4／SH-3 Bus interface、MC68K Bus、MC68K Bus、MIPS／ISA、PowerPc、PC Card(PCMCIA)、Philips PR31500／PR31700／ToshibaTX3912及通用類型總線等。它可以同時(shí)輸出數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)(數(shù)字RGB、模擬RGB和復(fù)合視頻)，并且這兩類信號(hào)可各自獨(dú)立，以便同時(shí)管理LCD和CRT／TV并顯示不同的圖象。SEDl356可以支持16色、256色和真彩色的色彩結(jié)構(gòu)。對(duì)于TV電路，該控制芯片可支持TV的NTSC制式和PAL制式顯示；而在NTSC制式中，它則可支持從400X 396到720X484的多種分辨率。 3 DS90C363／DS90CF364簡(jiǎn)介 3．1結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圖2是DS90C363／DS90CF364傳輸套片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該套片為18位FPD鏈路，工作電壓為3．3V，套片整體功耗小于250mW，采用48引腳TSSOP封裝，體積小巧。其中DS90C363發(fā)送器可將18bitRGB數(shù)據(jù)和3位LCD定時(shí)和控制數(shù)據(jù)(FPLINE／GHS(行同步)、FPFRAME／GVS(場(chǎng)同步)、DRDY／ENAB／GHREF(水平顯示使能))在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)轉(zhuǎn)換成混合的3組LVDS數(shù)據(jù)流，同時(shí)在第四組LVDS鏈路上將像素移位時(shí)鐘信號(hào)(FPSHIFT／CK)發(fā)送出去。時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期都將對(duì)上述21位數(shù)據(jù)和控制信號(hào)進(jìn)行采樣和發(fā)送。例如在65MHz發(fā)送時(shí)鐘頻率下，每個(gè)LVDS通道的發(fā)送速率可高達(dá)455Mbps，數(shù)據(jù)吞吐量為每秒170兆字節(jié)。為了方便使用，該發(fā)送器可通過(guò)一個(gè)專門(mén)引腳設(shè)置為上升沿或下降沿觸發(fā)。而DS90CF364接收器則可將接收到的LVDS數(shù)據(jù)流解混合，從而將其轉(zhuǎn)換成TIL／CMOS數(shù)據(jù)，接收器要求的下降沿觸發(fā)不影響發(fā)送器觸發(fā)沿的選擇。該套片支持VGA、SVGA、XGA或更高的分辨率。在使用時(shí)，設(shè)計(jì)者不需改變?cè)入娐返倪B接關(guān)系，其最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)10米。 該套片的主要特點(diǎn)如下： 支持20-65MHz范圍的像素移位時(shí)鐘； 具有節(jié)能模式(小于0．5mW)； 帶寬最高可達(dá)170Mbyte／s； 吞吐量最高可達(dá)1．3Gbps； 工作溫度范圍為-40～85℃； 具有很低的電磁干擾(EMl)； 兼容于TIA／EIA-644LVDS標(biāo)準(zhǔn)； 靜電釋放(ESD)速率大于7kV。 3．2引腳功能 圖3給出了DS90C363和DS90CF364的引腳排列，其中發(fā)送器DS90C363的引腳功能如下： TxIN0～TxIN20：TEL電乎數(shù)據(jù)輸入，其中包括6紅、6綠、6藍(lán)以及3個(gè)控制線-FPLINE(HSYNC)、FPFRAME(VSYNC)和DRDY(Data Enable)； TxOUT+：LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出的正端； TxOUT-：LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出的負(fù)端； TxCLK IN：TIL電平時(shí)鐘輸入，一般在其下降沿激活數(shù)據(jù)。 R_FB：可編程觸發(fā)選通； TxCLK OUT+：LVDS差分時(shí)鐘輸出正端； TxCLK OUT-：LVDS差分時(shí)鐘輸出負(fù)端； PWR DWN：TTL電平輸入，當(dāng)設(shè)置為低時(shí)為三態(tài)，以確保在節(jié)能狀態(tài)的低電流； Vcc：用于TTL的電源引腳； GND：用于TTL的電源地； PLL Vcc：用于PLL，的電源引腳； PLL GND：用于PLL的電源地； LVDS Vcc：用于LVDS輸出的電源引腳； LVDS GND：用于LVDS輸出的電源地。 接收器DS90CF364引腳功能如下： RxOUT0～RxOUT20：TTL電平數(shù)據(jù)輸出，包括6紅、6綠、6藍(lán)以及3個(gè)控制線-FPLINE(HSYNC)、FPFRAME(VSYNC)和DRDY(Data Enable)。； RxIN+：LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入的正端； RxIN-：LVDS差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入的負(fù)端； RxCLK OUT：TTL電平時(shí)鐘輸出，通常在其下降沿激活數(shù)據(jù)； RxCLK IN+：LVDS差分時(shí)鐘輸入正端； RxCLK IN-：LVDS差分時(shí)鐘輸入負(fù)端； PWR DWN：TTL電平輸入，當(dāng)設(shè)置為低時(shí)，輸出為三態(tài)，以便確保在節(jié)能狀態(tài)下的低電流； Vcc：用于TTL的電源引腳； GND：用于TTL的電源地； PLL Vcc：用于PLL的電源引腳； PLL GND：用于PLL的電源地； LVDS Vcc：用于LVDS輸出的電源引腳； LVDS GND：用于LVDS輸出的電源地。 4 設(shè)計(jì)應(yīng)用 本文所介紹的系統(tǒng)板設(shè)計(jì)并不是太難，但需注意以下兩點(diǎn)： (1)PCB板設(shè)計(jì) 最好使用4層板，從頂層到底層的順序依次為L(zhǎng)VDS信號(hào)層、地層、電源層、TFL信號(hào)層，這樣可使TIL信號(hào)和LVDS信號(hào)相互隔離，否則T1L可能會(huì)耦合到LVDS線上，鑒于上述原因，設(shè)計(jì)時(shí)最好將TIL和LVDS信號(hào)放在由電源／地層隔離的不同層上。安裝時(shí)，LVDS發(fā)送器和接收器應(yīng)盡可能地靠近連接器的LVDS端。使用分布式的多個(gè)電容來(lái)旁路LVDS設(shè)備時(shí)，表面貼電容應(yīng)盡量靠近電源／地層管腳放置，以進(jìn)行更好地濾波和防止電源干擾。電源層和地層應(yīng)盡量布一些粗線，以保持PCB地線層返回路徑寬且短，應(yīng)該利用地層返回銅線的電纜連接兩個(gè)系統(tǒng)的地層，可使用多過(guò)孔(至少兩個(gè))將其連接到電源層(線)和地層(線)，表面貼電容可以直接焊接到過(guò)孔焊盤(pán)以減少線頭。所有未使用的LVDS接收器輸入管腳均應(yīng)懸空，同時(shí)所有未使用的LVDS和TIL輸出腳也應(yīng)懸空，并將未使用的TIL發(fā)送／驅(qū)動(dòng)器輸入和控制／使能管腳接到電源或地端。 (2)電纜選擇 使用受控阻抗媒質(zhì)時(shí)，其差分阻抗約為100Ω，因而不會(huì)引入較大的阻抗不連續(xù)性，但就減少噪聲和提高信號(hào)質(zhì)量而言，平衡電纜(如雙絞線對(duì))通常比非平衡電纜好。電纜長(zhǎng)度小于0．5m時(shí)，大部分電纜都能有效工作，距離在0．5-10m之間時(shí)，CAT 3(Categiory 3)雙絞線對(duì)電纜的效果較好，因此，在距離大于10m并且要求高速率時(shí)，建議使用CAT 5雙絞線對(duì)。如需在噪聲環(huán)境中提高可靠性，最好選用帶屏蔽層的電纜，每對(duì)電纜之間一定要靠緊，并且應(yīng)在盡量靠近接收器的每對(duì)平行線正端和負(fù)端之間連接一個(gè)100Ω的表面貼終端電阻，該電阻可在設(shè)計(jì)時(shí)起到終止環(huán)流信號(hào)的作用。另外在接收端串接一個(gè)變壓器可以減小干擾并避免LVDS驅(qū)動(dòng)器和接收器地電位差所產(chǎn)生的影響。 該芯片組的應(yīng)用連接示意圖如圖4所示，設(shè)計(jì)時(shí)可參照該圖進(jìn)行。 5 結(jié)束語(yǔ) 本文介紹的LVDS傳輸套片還可運(yùn)用于其它具有數(shù)字RGB視頻接口的控制芯片。對(duì)于美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司出品的其它FPD鏈路專用LVDS傳輸套片，也可借鑒本文所介紹的方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。 |
