驱动板LVDS输出接口(发送器),液晶面板LVDS输入接口(接收器)
1.LVDS输出接口概述
液晶显示器驱动板输出的数字信号中,除了包括RGB数据信号外,还包括行同步、场同步、像素时钟等信号,其中像素时钟信号的最高频率可超过28MHz。采用TTL接口,数据传输速率不高,传输距离较短,且抗电磁干扰(EMI)能力也比较差,会对RGB数据造成一定的影响;另外,TTL多路数据信号采用排线的方式来传送,整个排线数量达几十路,不但连接不便,而且不适合超薄化的趋势。采用LVDS输出接口传输数据,可以使这些问题迎刃而解,实现数据的高速率、低噪声、远距离、高准确度的传输。
那么,什么是LVDS输出接口呢?LVDS,即Low Voltage Differential Signaling,是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司(美国国家半导体公司)为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。
LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅(约350mV)在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输,即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口,可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输,由于采用低压和低电流驱动方式,因此,实现了低噪声和低功耗。目前,LVDS输出接口在17in及以上液晶显示器中得到了广泛的应用。
2.LVDS接口电路的组成
在液晶显示器中,LVDS接口电路包括两部分,即驱动板侧的LVDS输出接口电路(LVDS发送器)和液晶面板侧的LVDS输入接口电路(LVDS接收器)。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出的17L电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号,然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆(排线)将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器,LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号,送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。图1所示为LVDS接口电路的组成示意图。
图1 LVDS接口电路的组成示意图
在数据传输过程中,还必须有时钟信号的参与,LVDS接口无论传输数据还是传输时钟,都采用差分信号对的形式进行传输。所谓信号对,是指LVDS接口电路中,每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号(正输出端和负输出端)。
需要说明的是,不同的液晶显示器,其驱动板上的LVDS发送器不尽相同,有些LVDS发送器为一片或两片独立的芯片(如DS90C383),有些则集成在主控芯片中(如主控芯片gm5221内部就集成了LVDS发送器)。
3.LVDS输出接口电路类型
与TTL输出接口相同,LVDS输出接口也分为以下四种类型:
(l)单路6位LVDS输出接口
这种接口电路中,采用单路方式传输,每个基色(即RGB三色中的其中任何一种颜色)信号采用6位数据(XOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-),共18位RGB(6bit X 3(RGB3色))数据,因此,也称18位或18bit LVDS接口。此,也称18位或18bit LVDS接口。
(2)双路6位LVDS输出接口
这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用6位数据,其中奇路数据为18位,偶路数据为18位,共36位RGB数据,因此,也称36位或36bit LVDS接口。
(3)单路8位1TL输出接口
这种接口电路中,采用单路方式传输,每个基色信号采用8位数据(XOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+,TXOUT3-),共24位RGB数据(8bit X 3),因此,也称24位或24bit LVDS接口。
(4)双路8位1TL输出位接口
这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用8位数据,其中奇路数据为24位,偶路数据为24位,共48位RGB数据,因此,也称48位或48bit LVDS接口
4.典型LVDS发送芯片介绍
典型的LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种,下面简要进行介绍。
(1)四通道LVDS发送芯片
图2 所示为四通道LVDS发送芯片(DS90C365)内部框图。包含了三个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS)通道和一个时钟信号发送通道。
图2 4通道LVDS发送芯片内部框图
4通道LVDS发送芯片主要用于驱动6bit液晶面板。使用四通道LVDS发送芯片可以构成单路6bit LVDS接自电路和奇/偶双路6bit LVDS接口电路。
(2)五通道LVDS发送芯片
图3 所示为五通道LVDS发送芯片(DS90C385)内部框图。包含了四个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号IIS、场同步信号vs)通道和一个时钟信号发送通道。
图3 5通道LVDS发送芯片内部框图
五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用五通道LVDS发送芯片主要用来构成单路8bit LVDS接口电路和奇/偶双路8bit LVDS接口电路。
(3)十通道LVDS发送芯片
图4所示为十通道LVDS发送芯片(DS90C387)内部框图。包含了八个数据信号(其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS)通道和两个时钟信号发送通道。
图4 十通道LV DS发送芯片内部框图
十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用十通道LYDS发送芯片主要用来构成奇/偶双路8bit LVDS位接口电路。
在十通道LVDS发送芯片中,设置了两个时钟脉冲输出通道,这样做的目的是可以更加灵活的适应不同类型的LVDS接收芯片。当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片时,只需使用一个通道的时钟信号即可;当LVDS接收电路使用两片五通道LVDS接收芯片时,十通道LYDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片提供单独的时钟信号。
5.LVDS发送芯片的输入与输出信号
(1)LVDS发送芯片的输入信号
LVDS发送芯片的输入信号来自主控芯片,输入信号包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号三大类。
①数据信号:为了说明的方便,将RGB信号以及数据选通DE和行场同步信号都算作数据信号。
在供6bit液晶面板使用的四通道LVDS发送芯片中,共有十八个RGB信号输入引脚,分别是R0~R5红基色数据(6bit红基色数据,R0为最低有效位,R5为最高有效位)六个,G0~G5绿基色数据六个,B0~B5蓝基色数据六个;一个显示数据使能信号DE(数据有效信号)输入引脚;一个行同步信号HS输入引脚;一个场同步信号VS输入引脚。也就是说,在四通道LYDS发送芯片中,共有二十一个数据信号输入引脚。
在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS发送芯片中,共有二十四个RGB信号输入引脚,分别是红基色数据R0~W(8bit红基色数据,R0为最低有效位,R7为最高有效位)八个,绿基色数据G0~G7八个,蓝基色数据B0~B7八个;一个有效显示数据使能信号DE(数据有效信号)输入引脚;一个行同步信号HS输入引脚;一个场同步信号VS输入引脚;一个各用输入引脚。也就是说,在五通道LVDS发送芯片中,共有二十八个数据信号输入引脚。
应该注意的是,液晶面板的输入信号中都必须要有DE信号,但有的液晶面板只使用单一的DE信号而不使用行场同步信号。因此,应用于不同的液晶面板时,有的LVDS发送芯片可能只需输入DE信号,而有的需要同时输入DE和行场同步信号。
②输入时钟信号:即像素时钟信号,也称为数据移位时钟(在LVDS发送芯片中,将输入的并行RGB数据转换成串行数据时要使用移位寄存器)。像素时钟信号是传输数据和对数据信号进行读取的基准。
③待机控制信号(POWER DOWN):当此信号有效时(一般为低电平时),将关闭LVDS发送芯片中时钟PLL锁相环电路的供电,停止IC的输出。
④数据取样点选择信号:用来选择使用时钟脉冲的上升沿还是下降沿读取所输入的RGB数据。有的LVDS发送芯片可能并不设置待机控制信号和数据取样点选择信号,但也有的除了上述两个控制信号还设置有其他一些控制信号。
(2)LVDS发送芯片的输出信号
LVDS发送芯片将以并行方式输入的TTL电平RGB数据信号转换成串行的LVDS信号后,直接送往液晶面板侧的LVDS接收芯片。
LVDS发送芯片的输出是低摆幅差分对信号,一般包含一个通道的时钟信号和几个通道的串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号的形式进行输出,因此,输出信号为两条线,一条线输出正信号,另一条线输出负信号。
①时钟信号输出:LVDS发送芯片输出的时钟信号频率与输入时钟信号(像素时钟信号)频率相同。时钟信号的输出常表示为:TXCLK+和TXCLK-,时钟信号占用LVDS发送芯片的一个通道。
②LVDS串行数据信号输出:对于四通道LVDS发送芯片,串行数据占用三个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-。
对于五通道LVDS发送芯片,串行数据占用四个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUTI-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-。
对于十通道LVDS发送芯片,串行数据占用八个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0-,TXOUT1+、TXOUT1-,TXOUT2+、TXOUT2-,TXOUT3+、TXOUT3-,TXOUT4+、TXOUT4-,TXOUT5+、TXOUT5-,TXOUT6+、TXOUT6-,TXOUT7+、TXOLT7-。
如果只看电路图,是不能从LVDS发送芯片的输出信号TXOUT-、TXOUT0+中看出其内部到底包含哪些信号数据,以及这些数据是怎样排列的(或者说这些数据的格式是怎样的)。事实上,不同厂家生产的LVDS发送芯片,其输出数据排列方式可能是不同的。因此,液晶显示器驱动板上的LVDS发送芯片的输出数据格式必须与液晶面板LVDS接收芯片要求的数据格式相同,否则,驱动板与液晶面板不匹配。这也是更换液晶面板时必须考虑的一个问题。
专家点拔
LVDS发送芯片在一个时钟脉冲周期内,每个数据通道都输出7bit的串行数据信号,而不是常见的8bit数据,如图5所示
图5LVDS接口电路在一个时钟脉冲周期内传输7bit数据
(3)LVDS发送芯片输出信号的格式
LVDS发送芯片输出信号的格式,即LVDS发送芯片输入的RGB数据,以及行同步信号HS、场同步信号VS、有效显示数据使能信号DE在各个输出通道中数据位的排列顺序。
由于几个大的LYDS芯片生产厂家制定了不同的标准,因此,存在着几种不同的LVDS发送芯片数据输出格式,在更换液晶显示器驱动板或更换液晶面板时,必须弄清LVDS接口液晶面板所要求的LVDS信号格式,使液晶显示器驱动板侧LVDS发送芯片的输出数据格式与液晶面板LVDS接收芯片所要求的数据格式相同。
①单路6bit LVDS发送芯片数据输出格式:单路6bit LVDS发送电路使用四通道LVDS发送芯片,输出信号格式如图6所示。
图6 单路6bit LVDS发送芯片数据输出格式
图6中NA的意思是未使用。此例为控制信号仅使用DE的模式,未使用行同步信号HS和场同步信号VS。关于DE、IIS、VS信号的使用问题,将在第9章进行介绍。当控制信号为DE+行场同步信号模式时,图中的两个NA更换为场同步信号VS和行同步信号HS。
②双路6bit LVDS发送芯片数据输出格式:双路6bit LVDS发送电路使用两片四通道LVDS发送芯片,输出信号格式如图7所示。
图7 双路6bit LVDS发送芯片数据输出格式
从图7中可以看出,双路6bit LVDS发送芯片数据输出格式与单路6bit LVDS发送芯片数据输出格式是相同的,只不过一路传送奇数像素RGB数据,另工路传送偶数像素RGB数据。OR0、OR1、…中的“O”代表奇数像素,ER0、ER1、…中的“E”代表偶数像素。
③单路8bit LVDS发送芯片数据输出格式:单路8bit LVDS发送电路使用五通道LVDS发送芯片,输出信号格式有多种,下面只介绍其中的两种。图8所示是其中的一种输出信号格式。图9所示是产生这种数据信号格式的电路接法。
图8 单路8bit LVDS发送芯片数据输出格式之一
图9 所示数据输出格式的电路接法
图10 所示为单路8bit LVDS发送芯片的另一种数据输出格式。
图10 单路8bit LVDS发送芯片数据输出格式之二
图11 所示格式中的控制信号仅使用DE模式,当控制信号为DE+行场同步信号模式时,第二数据通道TXOUT2中的两个NA应更换为场同步信号VS和行同步信号HS(通过对驱动板编程可改写)。
从以上两种输出格式中可以看出,数据信号的排列顺序差别很大,不过,要想让其排列一致,完全可以通过对驱动板编程来完成。
图11 双路8bit LVDS发送芯片数据输出格式之一
④双路8bit LVDS发送芯片数据输出格式:双路8bit LVDS发送电路使用两片五通道LVDS发送芯片或一片十通道LVDS发送芯片,双路8bit LVDS发送芯片数据输出格式也有多种形式,图11所示是其中的一种。
- 常见LVDS屏接口定义讲解
上面我们知道了屏的型号和接口了,但是我们还不知道这个是多少位的屏和多少的供电,为了让大家轻松搞会这一步,我们拿一个单6位LVDS的屏来解析一下,此款屏的型号为:LP141X3(20针插接口)屏接口定义在液晶屏的规格书里面都有这一个页面
Pin |
Symol |
Description |
|
1 |
VDD |
Power supply3.3 |
3.3V供电 |
2 |
VDD |
Power supply3.3 |
3.3V供电 |
3 |
GND |
Ground |
地 |
4 |
GND |
Ground |
地 |
5 |
RIN0- |
Receiver signal(-) |
一组数据0-(1) |
6 |
RIN0+ |
Receiver signal(+) |
一组数据0+(2) |
7 |
GND |
Ground |
地 |
8 |
RIN1- |
Receiver signal(-) |
一组数据1-(3) |
9 |
RIN1+ |
Receiver signal(+) |
一组数据1+(4) |
10 |
GND |
Ground |
地 |
11 |
RIN2- |
Receiver signal(-) |
一组数据2-(5) |
12 |
RIN2+ |
Receiver signal(+) |
一组数据2+(6) |
13 |
GND |
Ground |
地 |
14 |
CLK |
CLOCK |
一组时钟信号 |
15 |
CLK |
CLOCK |
一组时钟信号 |
16 |
GND |
Ground |
地 |
17 |
NC |
空脚 |
|
18 |
NC |
空脚 |
|
19 |
GND |
Ground |
地 |
20 |
GND |
Ground |
地 |
在屏的接口定义中我们看出液晶屏的供电为3.3V供电
出现了RIN单组数据中有0正0负1正1负2正2负 单组6条数据线的接口
所以我们说这个就是20针单6位的屏
下面我们在以一个30片插双8位的屏接口定义让大家学习一下
(列CLAA170EA02)
Pin No. of used connector |
symbol |
Function |
|
1 |
RXO0- |
minus signal of odd channel 0(LVDS) |
第一组数据1 |
2 |
RXO0+ |
plus signal of odd channel 0(LVDS) |
第一组数据2 |
3 |
RXO1- |
minus signal of odd channel 1(LVDS) |
第一组数据3 |
4 |
RXO1+ |
plus signal of odd channel 1(LVDS) |
第一组数据4 |
5 |
RXO2- |
minus signal of odd channel 2(LVDS) |
第一组数据5 |
6 |
RXO2+ |
plus signal of odd channel 2(LVDS) |
第一组数据6 |
7 |
GND |
ground |
地 |
8 |
RXOC- |
minus signal of odd clock channel (LVDS) |
第一组时钟信号 |
9 |
RXOC+ |
plus signal of odd clock channel (LVDS) |
第一组时钟信号 |
10 |
RXO3- |
minus signal of odd channel 3(LVDS) |
第一组数据7 |
11 |
RXO3+ |
plus signal of odd channel 3(LVDS) |
第一组数据8 |
12 |
RXE0- |
minus signal of even channel 0(LVDS) |
第二组数据1 |
13 |
RXE0+ |
plus signal of even channel 0(LVDS) |
第二组数据2 |
14 |
GND |
ground |
地 |
15 |
RXE1- |
minus signal of even channel 1(LVDS) |
第二组数据3 |
16 |
RXE1+ |
plus signal of even channel 1(LVDS) |
第二组数据4 |
17 |
GND |
ground |
地 |
18 |
RXE2- |
minus signal of even channel 2(LVDS) |
第二组数据5 |
19 |
RXE2+ |
plus signal of even channel 2(LVDS) |
第二组数据6 |
20 |
RXEC- |
minus signal of even clock channel (LVDS) |
第二组时钟信号 |
21 |
RXEC+ |
plus signal of even clock channel (LVDS) |
第二组时钟信号 |
22 |
RXE3- |
minus signal of even channel 3(LVDS) |
第二组数据7 |
23 |
RXE3+ |
plus signal of even channel 3(LVDS) |
第二组数据8 |
24 |
GND |
ground |
地 |
25 |
NC |
NC |
空 |
26 |
NC |
Test pin |
空 |
27 |
NC |
NC |
空 |
28 |
VCC |
Power supply input voltage(5.0 V) |
供电5V |
29 |
VCC |
Power supply input voltage(5.0 V) |
供电5V |
30 |
VCC |
Power supply input voltage(5.0 V) |
供电5V |
这里面出现了两组数据每组中都有一对时钟信号,这个屏我们就能看出这是一个30针双8位屏,屏的供电为5V。
常见的LVDS接口定义
20PIN单6定义:
1:电源2:电源3:地4:地5:R0- 6:R0+ 7:地8:R1- 9:R1+ 10:地11:R2- 12:R2+ 13:地14:CLK- 15:CLK+ 16空17空18空19空20空
每组信号线之间电阻为(数字表100欧左右)指针表20-100欧左右(4组相同阻值)
20PIN双6定义:
1:电源2:电源3:地4:地5:R0- 6:R0+ 7:R1- 8:R1+ 9:R2- 10:R2+ 11:CLK- 12:CLK+ 13:RO1- 14:RO1+ 15:RO2- 16:RO2+ 17:RO3- 18:RO3+
19:CLK1- 20:CLK1+
每组信号线之间电阻为(数字表100欧左右)指针表20-100欧左右(8组相同阻值)
20PIN单8定义:
1:电源2:电源3:地4:地5:R0- 6:R0+ 7:地8:R1- 9:R1+ 10:地11:R2- 12:R2+ 13:地14:CLK- 15:CLK+ 16:R3- 17:R3+
每组信号线之间电阻为(数字表100欧左右)指针表20-100欧左右(5组相同阻值)
30PIN双8定义:
1:电源2:电源3:电源4:空5:空6:空7:地8:R0- 9:R0+ 10:R1- 11:R1+ 12:R2- 13:R2+ 14:地15:CLK- 16:CLK+ 17:地18:R3- 19:R3+ 20:RB0- 21:RB0+ 22:RB1- 23:RB1+ 24:地 25:RB2- 26:RB2+ 27:CLK2-
28:CLK2+ 29:RB3- 30:RB3+
每组信号线之间电阻为(数字表100欧左右)指针表20-100欧左右(10组相同阻值)
一般14PIN、20PIN、30PIN为LVDS接口,15寸(含15寸)以下多为3.3V供电17(含17)以上多为5V供电。这只是常见屏是这样规律,而不是所有的都是这样。
常见TTL的屏接口定义
列:这是一个常见的41扣TTL的屏接口来看看与LVDS的屏有什么区别
(屏型号为M121-53DS 41扣单六位TTL屏)
Pin# |
Signal Name |
|
1 |
GND |
地 |
2 |
-DTCLK |
时钟 |
3 |
GND |
地 |
4 |
HSYNC |
行信号 |
5 |
VSYNC |
场信号 |
6 |
GND |
地 |
7 |
GND |
地 |
8 |
GND |
地 |
9 |
+RED0 |
单组红数据1 |
10 |
+RED1 |
单组红数据2 |
11 |
+RED2 |
单组红数据3 |
12 |
GND |
地 |
13 |
+RED3 |
单组红数据4 |
14 |
+RED4 |
单组红数据5 |
15 |
+RED5 |
单组红数据6 |
16 |
GND |
地 |
17 |
GND |
地 |
18 |
GND |
地 |
19 |
+GREEN0 |
单组绿数据1 |
20 |
+GREEN1 |
单组绿数据2 |
21 |
+GREEN2 |
单组绿数据3 |
22 |
GND |
地 |
23 |
+GREEN3 |
单组绿数据4 |
24 |
+GREEN4 |
单组绿数据5 |
25 |
+GREEN5 |
单组绿数据6 |
26 |
GND |
地 |
27 |
GND |
地 |
28 |
GND |
地 |
29 |
+BLUE0 |
单组蓝数据1 |
30 |
+BLUE1 |
单组蓝数据2 |
31 |
+BLUE2 |
单组蓝数据3 |
32 |
GND |
地 |
33 |
+BLUE3 |
单组蓝数据4 |
34 |
+BLUE4 |
单组蓝数据5 |
35 |
+BLUE5 |
单组蓝数据6 |
36 |
GND |
地 |
37 |
+DSPTMG |
|
38 |
Reserved |
|
39 |
VDD (+3.3V) |
屏供电 |
40 |
VDD (+3.3V) |
屏供电 |
41 |
Reserved |
知识点:TTL接口的屏线明显比LVDS的屏线多 常见31扣41扣30+50 60扣70扣80扣
TTL的屏也有单组数据 和双组数据之分 以此类推就可以了
常见TTL屏线
D6T(单6位TTL):31扣针,41扣针。对应屏的尺寸主要为笔记本液晶屏(8寸,10寸,11寸,12寸),还有部分台式机屏15寸为41扣针接口。
S6T(双6位TTL):30+45针软排线,60扣针,70扣针,80扣针。主要为台式机的14寸,15寸液晶屏。
S8T(双8位TTL):有,很少见80扣针(14寸,15寸)
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