完整版LVDS接口详解.docx
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完整版LVDS接口详解
1.LVDS
输出接口归纳
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高出28MHz。
采用TTL接口,数据传输速率不高,
传输距离较短,且抗电磁搅乱(EMI)能力也比较差,会对RGB数据造成必然的影响;别的,TTL
多路数据信号采用排线的方式来传达,整个排线数量达几十路,不仅连接不便,而且不适合超薄化
的趋势。
采用LVDS输出接口传输数据,能够使这些问题瓜熟蒂落,实现数据的高速率、低噪声、远距离、高正确度的传输。
那么,什么是LVDS输出接口呢?
LVDS,即LowVoltageDifferentialSignaling,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)为战胜以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁搅乱大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。
LVDS输出接口利用特别低的电压摆幅(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,能够使得信号在差分PCB
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
线
和低功耗。
目前,
LVDS
输出接口在
17in
及以上液晶显示器中获取了广泛的应用。
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变换成低电压串行
LVDS
信号,尔后经过驱动板与液晶面
板之间的柔性电缆(排线)将信号传达到液晶面板侧的
LVDS
接收器,
LVDS
接收器再将串行信号
变换为
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
组成表示图。
图1LVDS接口电路的组成表示图
在数据传输过程中,还必定有时钟信号的参加,
都采用差分信号对的形式进行传输。
所谓信号对,是指
时钟传输通道的输出都为两个信号(正输出端和负输出端)
LVDS接口无论传输数据还是传输时钟,
LVDS接口电路中,每一个数据传输通道或
。
需要说明的是,不同样的液晶显示器,其驱动板上的
LVDS
发送器不尽同样,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输出接口电路种类
与TTL输出接口同样,LVDS输出接口也分为以下四各种类:
(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(6bitX3(RGB3色))数据,因此,也称18位或18bitLVDS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36bitLVDS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
X3),因此,也称24位或24bitLVDS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48bitLVDS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。
包括了三个数据信号(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24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发送芯片能够组成单
路6bitLVDS接自电路和奇/偶双路6bitLVDS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。
包括了四个数据信号(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35通道
LVDS
发送芯片内部框图
组成单路
五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。
使用五通道
8bitLVDS接口电路和奇/偶双路8bitLVDS接口电路。
LVDS
发送芯片主要用来
(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。
包括了八个数据信号(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LVDS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
组成奇/偶双路8bitLVDS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,这样做的目的是能够更加灵
活的适应不同样种类的LVDS接收芯片。
当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片晌,
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接收芯片晌,十通道
LYDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片供应单独的时钟信号。
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,输入信号包括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定要有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,应用于不同样的液晶面板时,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数据变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(POWERDOWN):
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发送芯片可能其实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数据信号变换成串行的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,一般包括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)
频率同样。
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:
关于四通道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
-。
关于五通道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-。
关于十通道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-。
若是只看电路图,是不能够从LVDS发送芯片的输出信号TXOUT-、TXOUT0+中看出其内
部终究包括哪些信号数据,以及这些数据是怎样排列的(也许说这些数据的格式是怎样的)。
事实上,
不同样厂家生产的LVDS发送芯片,其输出数据排列方式可能是不同样的。
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定与液晶面板LVDS接收芯片要求的数据格式同样,否则,驱
动板与液晶面板不般配。
这也是更换液晶面板时必定考虑的一个问题。
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
常有的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序次。
由于几个大的LYDS芯片生产厂家拟定了不同样的标准,因此,存在着几种不同样的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,必定弄清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同样。
①单路6bitLVDS
发送芯片数据输出格式:
单路
6bitLVDS
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6bitLVDS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6bitLVDS
发送芯片数据输出格式:
双路
6bitLVDS
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。
7双路6bitLVDS送芯片数据出格式
从7中能够看出,双路
6bitLVDS
送芯片数据出格式与路
6bitLVDS
送芯片数据
出格式是同样的,只不一路送奇数像素
RGB
数据,另工路送偶数像素
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路8bitLVDS送芯片数据出格式:
路8bitLVDS送路使用五通道LVDS送芯
片,出信号格式有多种,下面只介其中的两种。
8所示是其中的一种出信号格式。
9所示
是生种数据信号格式的路接法。
图8单路8bitLVDS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8bitLVDS发送芯片的另一种数据输出格式。
图10
单路8bitLVDS
发送芯片数据输出格式之二
图11
第二数据通道
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,
TXOUT2中的两个NA应更换为场同步信号VS和行同步信号HS(经过对驱动板编程
可改写)。
从以上两种输出格式中能够看出,数据信号的排列序次差别很大,但是,要想让其排列一致,完好能够经过对驱动板编程来完成。
图11
双路8bitLVDS
发送芯片数据输出格式之一
④双路
8bitLVDS
发送芯片数据输出格式:
双路8bitLVDS
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8bitLVDS
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。
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