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1 引言 當今，配備數字RGB接口的TFF液晶顯示屏以其圖像清晰、接口簡單和亮度高等特點而在電腦筆記本、GPS、機頂盒、WebPad等設備中得到了廣泛應用，但是由于驅動顯示屏的視頻信號頻率較高而無法直接進行較遠距離傳輸。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)技術來克服這一問題，實際使用證明：經它引接后的傳輸距離可擴大至10米左右，從而充分滿足了液晶屏的一般應用場合。 數字RGB視頻信號中除了包括圖像信號之外，還包括行同步、場同步、像素時鐘等信號，其中像素時鐘信號的最高頻率可超過28MHz。低電壓差分信號技術(LVDS)的采用可以充分避免長距離傳輸帶來的衰減和信號間的相互串擾，LVDS是一種低擺幅的差分信號技術，它使得信號能在差分PCB線對或平衡電纜上以幾百Mbps的速率傳輸，其低壓幅和低電流驅動輸出可保證低噪聲和低功耗，其優點包括可支持高速數據傳輸、省電、噪聲小、電磁干擾微弱，成本低廉、集成度高等。 2 LVDS的應用環境 圖1所示是一種LVDS技術的應用環境示意圖，其中處理器采用CIRRUSLOGIC公司生產的具有ARM內核的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字節的EDO-DRAM，FPD鏈路采用美國國家national半導體公司的21位LVDS發送／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個寄存器，可以靈活地對各種不同的顯示方式進行設置，功能非常強大，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。它可以同時輸出數字信號和模擬信號(數字RGB、模擬RGB和復合視頻)，并且這兩類信號可各自獨立，以便同時管理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構。對于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簡介 3．1結構特點 圖2是DS90C363／DS90CF364傳輸套片的內部結構，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發送器可將18bitRGB數據和3位LCD定時和控制數據(FPLINE／GHS(行同步)、FPFRAME／GVS(場同步)、DRDY／ENAB／GHREF(水平顯示使能))在一個時鐘周期內轉換成混合的3組LVDS數據流，同時在第四組LVDS鏈路上將像素移位時鐘信號(FPSHIFT／CK)發送出去。時鐘信號的每個周期都將對上述21位數據和控制信號進行采樣和發送。例如在65MHz發送時鐘頻率下，每個LVDS通道的發送速率可高達455Mbps，數據吞吐量為每秒170兆字節。為了方便使用，該發送器可通過一個專門引腳設置為上升沿或下降沿觸發。而DS90CF364接收器則可將接收到的LVDS數據流解混合，從而將其轉換成TIL／CMOS數據，接收器要求的下降沿觸發不影響發送器觸發沿的選擇。該套片支持VGA、SVGA、XGA或更高的分辨率。在使用時，設計者不需改變原先電路的連接關系，其最遠傳輸距離可達10米。 該套片的主要特點如下： 支持20-65MHz范圍的像素移位時鐘； 具有節能模式(小于0．5mW)； 帶寬最高可達170Mbyte／s； 吞吐量最高可達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標準； 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，其中發送器DS90C363的引腳功能如下： TxIN0～TxIN20：TEL電乎數據輸入，其中包括6紅、6綠、6藍以及3個控制線-FPLINE(HSYNC)、FPFRAME(VSYNC)和DRDY(Data Enable)； TxOUT+：LVDS差分數據輸出的正端； TxOUT-：LVDS差分數據輸出的負端； TxCLK IN：TIL電平時鐘輸入，一般在其下降沿激活數據。 R_FB：可編程觸發選通； TxCLK OUT+：LVDS差分時鐘輸出正端； TxCLK OUT-：LVDS差分時鐘輸出負端； PWR DWN：TTL電平輸入，當設置為低時為三態，以確保在節能狀態的低電流； 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電平數據輸出，包括6紅、6綠、6藍以及3個控制線-FPLINE(HSYNC)、FPFRAME(VSYNC)和DRDY(Data Enable)。； RxIN+：LVDS差分數據輸入的正端； RxIN-：LVDS差分數據輸入的負端； RxCLK OUT：TTL電平時鐘輸出，通常在其下降沿激活數據； RxCLK IN+：LVDS差分時鐘輸入正端； RxCLK IN-：LVDS差分時鐘輸入負端； PWR DWN：TTL電平輸入，當設置為低時，輸出為三態，以便確保在節能狀態下的低電流； 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 設計應用 本文所介紹的系統板設計并不是太難，但需注意以下兩點： (1)PCB板設計 最好使用4層板，從頂層到底層的順序依次為LVDS信號層、地層、電源層、TFL信號層，這樣可使TIL信號和LVDS信號相互隔離，否則T1L可能會耦合到LVDS線上，鑒于上述原因，設計時最好將TIL和LVDS信號放在由電源／地層隔離的不同層上。安裝時，LVDS發送器和接收器應盡可能地靠近連接器的LVDS端。使用分布式的多個電容來旁路LVDS設備時，表面貼電容應盡量靠近電源／地層管腳放置，以進行更好地濾波和防止電源干擾。電源層和地層應盡量布一些粗線，以保持PCB地線層返回路徑寬且短，應該利用地層返回銅線的電纜連接兩個系統的地層，可使用多過孔(至少兩個)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孔焊盤以減少線頭。所有未使用的LVDS接收器輸入管腳均應懸空，同時所有未使用的LVDS和TIL輸出腳也應懸空，并將未使用的TIL發送／驅動器輸入和控制／使能管腳接到電源或地端。 (2)電纜選擇 使用受控阻抗媒質時，其差分阻抗約為100Ω，因而不會引入較大的阻抗不連續性，但就減少噪聲和提高信號質量而言，平衡電纜(如雙絞線對)通常比非平衡電纜好。電纜長度小于0．5m時，大部分電纜都能有效工作，距離在0．5-10m之間時，CAT 3(Categiory 3)雙絞線對電纜的效果較好，因此，在距離大于10m并且要求高速率時，建議使用CAT 5雙絞線對。如需在噪聲環境中提高可靠性，最好選用帶屏蔽層的電纜，每對電纜之間一定要靠緊，并且應在盡量靠近接收器的每對平行線正端和負端之間連接一個100Ω的表面貼終端電阻，該電阻可在設計時起到終止環流信號的作用。另外在接收端串接一個變壓器可以減小干擾并避免LVDS驅動器和接收器地電位差所產生的影響。 該芯片組的應用連接示意圖如圖4所示，設計時可參照該圖進行。 5 結束語 本文介紹的LVDS傳輸套片還可運用于其它具有數字RGB視頻接口的控制芯片。對于美國國家半導體公司出品的其它FPD鏈路專用LVDS傳輸套片，也可借鑒本文所介紹的方法來進行設計和調試。 |
