Definición y clasificación de la interfaz
La interfaz de la pantalla LCD se refiere a la conexión entre el controlador y el módulo LCD. A través de la interfaz de la pantalla LCD, el controlador puede controlar el brillo, el contraste, el color y otros parámetros del módulo LCD, logrando así la visualización de la imagen. Las interfaces de pantalla LCD comunes incluyen TTL, LVDS, EDP, MIPI, etc.
Clasificada por tipo de señal: TTL/LVDS/EDP/MIPI
Clasificados por material: (para TFT-LCD) TFT-TN/TFT-IPS/TFT-VA.
Los tipos de interfaz se dividen en modo RGB, modo SPI, modo MDDI, modo VSYNC, modo DSI, modo MCU, etc.
Principios para seleccionar interfaces
Al diseñar y utilizar una pantalla, primero evaluamos si el área AA (área visible), el tamaño periférico y los parámetros básicos de la pantalla LCD cumplen los requisitos. También debemos seleccionar el modo de interfaz adecuado para el extremo de comunicación de nuestro host en función de la placa base. La aplicabilidad del modo de interfaz determina directamente si esta pantalla LCD puede utilizarse y, por supuesto, también puede emparejarse con una placa controladora HDMI, VGA DVI para resolver este problema.
En la actualidad, existen muchas interfaces de uso común para pantallas LCD. Es importante prestar especial atención a si las interfaces son compatibles con la placa base correspondiente, de lo contrario se requerirá una placa controladora adicional, lo que también afectará al diseño estructural general.
El ámbito de aplicación de las diferentes interfaces puede variar, principalmente en función de la velocidad de transmisión y los requisitos de calidad de imagen:
MCU: se utiliza habitualmente para mostrar imágenes fijas con requisitos de baja velocidad de transmisión
RGB: se utiliza habitualmente en tamaños pequeños y medianos, con ciertos requisitos de velocidad de transmisión, puede utilizarse para mostrar vídeos o animaciones, generalmente inferiores a 800 * 600
LVDS: se utiliza habitualmente para productos de tamaño medio a grande y con requisitos de alta velocidad de transmisión
MIPI: se utiliza habitualmente para productos con requisitos de alta resolución y alta velocidad de transmisión, como teléfonos móviles
EDP: Se utiliza habitualmente para productos con requisitos de alta velocidad de transmisión, como tabletas, ordenadores portátiles, máquinas todo en uno, etc.
En este número se presentan los tipos de interfaz LVDS y EDP más utilizados en el mercado.
Interfaz LVDS
LVDS (Low Voltage Differential Signal) hace referencia a una señal diferencial de bajo voltaje.
La característica de LVDS es el modo impulsado por corriente, con una oscilación de voltaje de 350 mV cargada en una resistencia de 100 Ω.
Las ventajas de LVDS incluyen transmisión de alta velocidad, bajo ruido, bajo consumo de energía y bajo voltaje.
1. Señal diferencial de bajo voltaje
LVDS (Low Voltage Differential Signal) es una señal diferencial de bajo voltaje ampliamente utilizada en interfaces de pantalla LCD. Una característica clave de esta interfaz, que se utiliza comúnmente para la transmisión interna de imágenes en las pantallas LCD actuales, es que es diferencial.
Esto significa que la señal no se ve perturbada y podemos utilizar un par de pares trenzados para transmitir datos. Podemos enviar datos rápidamente sin que se dañen por ningún ruido o interferencia. Este tipo de corrupción de datos es común en otras interfaces.
2. Modo de conducción de corriente de LVDS
El extremo emisor es una fuente de corriente de 3,5 mA, y la corriente generada de 3,5 mA fluye a través de una de las líneas diferenciales hasta el extremo receptor. Debido a la alta resistencia del extremo receptor a la corriente continua, la corriente pasa a través de la resistencia de adaptación de 100 Ω en el extremo receptor para generar una tensión de 350 mV y, al mismo tiempo, la corriente fluye de vuelta al extremo emisor a través de otra ruta de la línea diferencial. Cuando el extremo emisor sufre un cambio de estado, se generan estados efectivos «0» y «1» cambiando la dirección de la corriente que fluye a través de una resistencia de 100 Ω.
▲ Controlador y receptor LVDS
Se acciona por corriente y obtiene tensión colocando una carga en el extremo receptor. Cuando la corriente fluye hacia adelante, el extremo receptor emite 1, y viceversa.
La transmisión de señales LVDS consta de tres partes: transmisor de señal diferencial, interconexión de señal diferencial y receptor de señal diferencial.
Transmisor: Convierte señales TTL no balanceadas en señales LVDS balanceadas. Existe una distinción entre independencia e integración. Receptor: Convierte la señal LVDS de transmisión balanceada en una señal TTL de transmisión no balanceada con alta impedancia de entrada. Interconector: incluye cables de conexión (cable o cableado PCB) y resistencias de adaptación de terminales. Según la normativa IEEE, la resistencia es de 100 ohmios. Normalmente elegimos 100-120 euros.
3. Ventajas de LVDS
(1) Capacidad de transmisión de alta velocidad y baja oscilación: El modo de fuente de corriente constante y la salida de baja oscilación de 350mv de la tecnología LVDS significan que LVDS puede conducir a alta velocidad, por ejemplo, para conexiones punto a punto, la velocidad de transmisión puede alcanzar 800Mbit/s.
(2) Bajo ruido/baja interferencia electromagnética
La señal LVDS es una señal diferencial de bajo voltaje. Sabemos que la transmisión diferencial de datos tiene una mayor resistencia al ruido de entrada de modo común que la transmisión de datos de línea única. En dos líneas de señal diferencial, la dirección de la corriente y la amplitud del voltaje son opuestas, mientras que al receptor solo le importa la diferencia entre las dos señales. Por lo tanto, cuando el ruido se acopla a ambas líneas de manera común, puede cancelarse, y los campos electromagnéticos alrededor de las dos líneas de señal también se cancelan entre sí.
Por lo tanto, la radiación electromagnética transmitida por dos líneas de señal diferencial es mucho menor que la transmitida por señales de línea única TTL. Además, el modo de conducción de la fuente de corriente constante no es fácil de generar picos de oscilación y conmutación, lo que reduce aún más el ruido.
(3) Los dispositivos LVDS de baja potencia se implementan generalmente utilizando tecnología CMOS, por lo que tienen un menor consumo de energía estática. El consumo de energía de la carga LVDS (resistencia terminal de 100 Q) es de solo 1,2 mW. LVDS adopta un diseño de conducción en modo de fuente de corriente constante, lo que reduce en gran medida el impacto de los componentes de frecuencia en el consumo de energía.
(4) La interfaz LVDS de bajo voltaje adopta tecnología de señal diferencial de bajo voltaje, y su transmisión y recepción no dependen del voltaje de la fuente de alimentación, como 5 V. Por lo tanto, LVDS se puede aplicar fácilmente en sistemas de bajo voltaje, como 3,3 V o incluso 2,5 V, manteniendo el mismo nivel de señal y rendimiento.
El LVDS también es fácil de adaptar con terminales. Por lo general, una resistencia de adaptación de 100 Ω lo más cerca posible de la entrada receptora a través de la línea diferencial puede proporcionar una buena adaptación y una calidad de señal óptima.
La distancia entre la resistencia de 100 ohmios y el extremo receptor no debe exceder los 500 milipulgadas, y es mejor controlarla dentro de los 300 milipulgadas.
Con el desarrollo de la tecnología de la información, LVDS tiene las ventajas de alto rendimiento, bajo consumo de energía, bajo ruido y bajo voltaje, lo que la convierte en una solución adecuada para muchos diseños.
Interfaz EDP
La interfaz eDP utiliza conectores más simples y menos pines para lograr una transmisión de señal de alta resolución, y puede lograr la transmisión simultánea de múltiples datos, por lo que su velocidad de transmisión es mucho mayor que la de LVDS. La interferencia electromagnética EMI también es muy excelente, y cuando hay altos requisitos para este aspecto y se requiere la resolución de la pantalla LCD, se puede seleccionar la interfaz EDP. La llamamos la nueva LVDS.
La interfaz eDP es una interfaz totalmente digital basada en la arquitectura y el protocolo Display Port, que puede transmitir señales de alta resolución con conectores más simples y menos pines, y la velocidad de transmisión de datos es mucho mayor que la de LVDS.
EDP tiene tres arquitecturas básicas, que incluyen el canal principal (Main Link) para la transmisión de audio y vídeo, el canal auxiliar (AUX) y el intercambiable en caliente (HPD).
La interfaz de pantalla del cable de pantalla eDP es un cable plano soldado de paso pequeño de 0,3-0,5, y la clasificación de canales EDP puede dividirse en canal único y canal dual. Los cables de pantalla EDP generalmente constan de 2, 3, 5 y 8 pares trenzados, mientras que los cables de pantalla EDP comunes son de 2 o 3 pares trenzados de señal. Tasas comunes actuales: 1,62 Gbps/LANE, 2,7 Gbps/LANE, 5,4 Gbps/LANE
Señal de transmisión de datos: LANE0/1/2/3
Interfaz de comunicación: AUX interfaz de detección de conexión en caliente: HPD versión: EDP1.2/1.3/1.4
Características:
1. El protocolo eDP es una extensión de la arquitectura y el protocolo integrados para aplicaciones DP, por lo que es totalmente compatible con el protocolo DP; 2. La interfaz eDP es una interfaz interna que puede utilizarse para la transmisión entre chips o entre pantallas de visualización y placas controladoras; 3. Debido a su capacidad para lograr la transmisión simultánea de datos múltiples a alta velocidad y la baja interferencia electromagnética, este tipo de interfaz está reemplazando gradualmente a la interfaz tradicional de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS). Tomando como ejemplo una pantalla LCD en color con una resolución de 1920x1200 y 24 bits, si se utiliza la interfaz LVDS, se requieren 20 pares de líneas de transmisión de datos; si se utiliza la interfaz eDP, solo se requieren 4 pares de cables. Se puede ver que las ventajas de la interfaz eDP son bastante obvias, especialmente en pantallas de alta definición. EDP tiene un gran ancho de banda, buena integración y un diseño de producto sencillo. Esta interfaz se ha utilizado ampliamente en otros paneles de visualización integrados y procesadores de imagen como ordenadores portátiles, tabletas y teléfonos móviles. La interfaz eDP reduce la complejidad del dispositivo, admite funciones esenciales para aplicaciones críticas intersectoriales y proporciona escalabilidad de rendimiento para admitir pantallas de próxima generación con mayor profundidad de color, frecuencia de actualización y resolución de pantalla. La interfaz eDP se está convirtiendo rápidamente en una interfaz convencional.
Cómo evolucionarán las interfaces en el futuro
Aunque ambas interfaces son actualmente convencionales en las pantallas y también pueden cumplir con los requisitos de ancho de banda de transmisión actuales y futuros.
Pero creemos que con el aumento de la demanda de los consumidores y la presión de la competencia en el mercado, las interfaces futuras seguirán innovando.
