Hitri LVDS vmesnik: opis in uporaba

Orodja za tehnično organizacijo komunikacij so trenutno najbolj zanimiva za IT industrijo. To se kaže v razvoju brezžičnih sistemov in pri temeljnem polnjenju elektronskih naprav z zmožnostjo komuniciranja z drugo opremo, ki pred nekaj leti ni bila vprašljiva. Toda tudi tradicionalni tradicionalni kanali prenosa informacij ne stojijo mirno. Na primer, koncept LVDS (nizkonapetostna diferencialna signalizacija) temelji na načelih prenosa nizkonapetostnih signalov preko več diferenciranih kanalov. Ta način organizacije radiodifuznega avtobusa je zelo učinkovit in ne zahteva visokih stroškov.

Splošne informacije o vmesniku

Opuščanje brezžičnih tehnologij v korist klasičnih kanalov še vedno ponuja znatne prednosti. Točka sploh ni v stabilnosti prenosa podatkov, temveč v hitrosti in nepretrganosti v smislu storitve. Kar se tiče dinamike, je v povprečju takšna linija sposobna zagotoviti 400-600 Mbit / s na eni ukrivljeni par. LVDS tehnologija se je pojavila kot odziv na poizvedbe pri reševanju problema prenosa informacij na dolge razdalje. Njena bistvena razlika med alternativnimi metodami pa je bila nenavadna shema razvejanih kontur. Konec koncev, kaj je LVDS glede tehničnega in gradbenega izvajanja? To je niz diferenciranih žičnih kanalov, namenjenih za izmenjavo podatkov med napravami in mikrovezji. Sama strojna oprema ni predmet standardizacije. Uporabljena oprema je načeloma na voljo za integracijo vmesnikov. Toda dirigenti ne predstavljajo nekaj, kar presega sodobne specifikacije. Poleg tega lahko vzporedne črte temeljijo na starajočih vodnikih brez optičnih vlaken. Bistvo tehnologije leži v načinu organiziranja teh kanalov.

Diferencialni signali imajo nizko stopnjo občutljivosti z razponom od 250 do 450 mV. V kontekstu upoštevanja parametrov linij za prenos podatkov ne moremo ignorirati virov informacij, s katerimi deluje vmesnik LVDS. Opis končnih naprav se lahko izrazi v obliki oddajnikov-gonilnikov, ki se izvajajo kot trenutna stikala. Zaradi tega orodja je hitrost obdelave signala neodvisna od glavne napetosti v liniji. Iz vsega zgoraj navedenega je mogoče narediti dva vmesna zaključka o sistemu LVDS:

• V procesu prenosa podatkov se predpostavlja manjši razpon signala glede na parametre občutljivosti.
• Prevod se izvaja s trenutnim znakom.

V praksi delovanje vmesnika pomeni, da bo sistem lahko vzdrževal veliko hitrost tudi pri nizki porabi moči. Na določenih številkah bo teoretična hitrost 1923 Mbit / s, vendar proizvajalci pripravljenih rešitev še vedno priporočajo, da se držijo ravni 655 Mbit / s.

Značilnosti dodelitve diferencialnih kanalov

Najprej moramo pretehtati, kaj je načeloma diferencialni signal. To je metoda prenosa podatkov prek električnih omrežij z uporabo protipokazalnih linij. V skladu s pravili organiziranja takšnih kanalov se signal predvaja v obliki diferencialnega para, v katerem ima vsak tok svoj lasten vodnik. V tem primeru je zagotovljena inverzija - to pomeni, da v enem paru sodelujeta dva signala z različnimi znaki. Najcenejši način za uresničitev teh parov je uporaba zvitih vodnikov, vendar so dovoljeni tudi tweenaxialni kabli in direktna napeljava na PCB. Pri tem je pomembno poudariti, da sprejemnik LVDS posebej reagira na razliko med signali v paru in ne na razlike med potencialom ozemljitve in določenim vodnikom.

Različni pari imajo tudi poseben dizajn. Sheme LVDS signali označena kot RX (0-3), RXC in t. D. CLK Izhodni signal označevanje odraža pixel frekvence, določanje tudi spekter signalov R / G / B na oddajniku. V praksi lahko uporabite diferencialni vmesniški kanal za prenos 18-bitnih in 24-bitnih barv. V tem pogledu je sistem LVDS najbližji vmesniku TMDS, vendar ne razlikuje med ločenimi diferencialnimi pari. Z drugimi besedami, vsakemu paru lahko dodelite signale določenega barvnega spektra.

Zasebna pozornost si zasluži in diferenciacija kot način prenosa kontrolnih tokov. V tem primeru signali prenašajo informacije s posebnimi vezji in konfiguracijami. Na primer, se široko uporabljajo signali sinhronizacije okvirja in linije ter kanali, ki oddajajo podatke o ločljivosti podatkov. Ali je mogoče združiti ne le ločene pare z različnimi podatki, ampak skupine signalov, ki se razlikujejo glede na vrsto informacij, ki jih vsebujejo? Je odvisno od končnega sprejemnika, s katerim deluje vmesnik LVDS? Opis načela obdelave takih podatkov je mogoče predstaviti na naslednji način:

• Premični register oddajnika sprejema več skupin informacij iz različnih diferencialnih parov.
• Sprejemnik pretvori podatkovni format.
• Upravni odbor prerazporedi tokove in dodeli ciljne informacije.
• Vmesnik sprejemnika prilagaja nastavitve strojne opreme ali sproži signal na območje predvajanja.

Določanje kakovosti signala

Za delovanje sistemov, ki temeljijo na LVDS, je značilna hitrost in obseg prenosa informacij. To so glavne kazalniki kakovosti, na katerem je odvisen operativni potencial določene linije. V idealnih pogojih uporabe kanala niso prisotne zunanje motnje, zato so doseženi največji možni parametri hitrosti in območja brez omejitev. Toda ker v praksi takšnih pogojev ni, v procesu načrtovanja in vzdrževanja LVDS vmesnikov je treba oceniti njihovo kakovost.

Najpogostejši načini za analizo diferencialnih linij so sestava očesnega diagrama. Še zlasti vizualno odraža stopnjo izkrivljanja signala. Obstaja tudi kvantitativna ocena, izražena s tako imenovanim odstotkom tresenja. V kompleksu obe značilnosti označujeta stopnjo razpršenosti fotonov, kar je odvisno od več dejavnikov. Glavno od njih je mogoče imenovati intersimbol interferenca, ki določa odpornost signala in njeno pogostost neenakomernosti. Tudi kanali za prenos podatkov lahko same vplivajo drug na drugega. To velja za sosednje proge, ki zagotavljajo slabo kakovost izolacije. Zmanjševanje takšnih motenj se lahko opravi s sledenjem plošče.

Sestava kanala

Celotno linijo v sistemu LVDS oblikuje oddajnik in povezovalna infrastruktura, ki zagotavlja kup informacijskega vira in sprejemnika. Največja hitrost v takem kanalu je 622 Mbit / s, če se približuje konfiguracijskemu standardu. Povezovalni medij je sestavljen iz tiskanega vezja in ožičenja. Možne so možnosti, v katerih je ena od komponent lahko odsotna. Vendar bo v tem primeru vmesnik LVDS omejen tako v obsegu kot v hitrosti prenosa informacij, ne glede na vpliv zunanjih dejavnikov.

Stikalna plošča deluje kot osnova za namestitev sprejemnika ali oddajnika. Vključuje se tudi povezovanje končnih vezij, priključkov za priključitev funkcijskih komponent in druge pomožne opreme, ki so vključene v delovanje sistema. Ključni pogoj za delovno zmogljivost kompleksa je medsebojna korespondenca vseh njegovih elementov, katerih značilnost bo tehnična možnost njihove namestitve na progi tiskanega vezja. V fazi preskušanja se opravi preverjanje napak pri izbiri komponent za kanal LVDS. Že v praksi se lahko, potem ko se sistem prenese v delovni tok, odprava nezdružljivosti z improviziranimi orodji morda zahtevajo velike finančne stroške in tehnične vire.

LVDS kabli in priključki

Povezovalna infrastruktura temelji na žičnih zankah in sredstvih, ki jim omogočajo povezavo. V diferencialnem vmesniku je priporočljivo uporabiti simetričen zasukani par. Tak kabel bo zagotovil optimalne karakteristike signala zaradi podpore stalnega upora (reda 100 ohmov) in ujemanje vpliva pobiranja na koncu sprejemnika. Hkrati LVDS-kabel in njegovi parametri niso strogo regulirani. Izjema lahko vključuje določene kazalnike učinkovitosti žice, konfiguracijo razčlenitve po kontaktnih točkah itd. Pri izbiri kabla je veliko odvisno od specifičnih zahtev sistema. Na primer, razdalja do 50 cm omogoča uporabo skoraj vseh vrst žičnih medijev. Razdalja do 10 cm mora biti vgrajena s sukani par CAT3-5 standardov. Hitrost v taki infrastrukturi bo do 400 Mbit / s.

Konektorji, ki se uporabljajo za ustvarjanje povezav LVDS, so izbrani tudi glede na konstrukcijske zahteve za sistem. Toda skoraj v vsakem primeru je poudarek na možnosti servisiranja hitrega prenosa podatkov ob upoštevanju elektromagnetnega sevanja in zunanjih motenj. Posebno pozornost posvečamo lokaciji linij na kontaktih. Vhodni vmesnik ima lahko različne konfiguracije priključkov, ki se razlikujejo po dolžini in možnem obsegu izkrivljanja. Za izgradnjo proge je potrebna uporaba zatičev, ki ustrezajo žicam enega para. To bo omogočilo uravnotežiti kazalnike hitrosti in optimizirati motnje z dodatnimi sredstvi.

V praksi je oblikovanje diferencialnih kanalov s priključki eden od ključnih tehničnih parametrov pinout. Pomembno je, da ga upoštevamo pri povezovanju končnega sprejemnika z matricami. Na osnovni ravni zmogljivosti lahko uporabite 30-polne vmesnike. Toda sodobne naprave, ki zahtevajo vedno večje zahteve glede pasovne širine, so usmerjene v napotitev LVDS na 40-pinski. Ta priključek je lahko enosmerni in dvokanalni - ta niansa je prav tako treba upoštevati pri vzpostavljanju povezave.

Upravljanje podatkovnih tokov

Za učinkovito uporabo diferencialnih kanalov ni dovolj, da izberete ustrezne funkcionalne komponente za lastnosti. Naloga zagotavljanja podatkovnih tokov je rešena v fazi razvoja konfiguracije hitrih linij. Oblikovalec gradi platformo z ločenimi oddajniki, včasih pa tudi z žetoni serijskih naprav. Te so posebne pretvorniki signalov, zagotavljanje vzporedne zaporedne porazdelitve. Po drugi strani pa je na koncu sprejemnika nameščen deserializator, ki izvaja povratno transformacijo - od serijskega do vzporednega. Uporaba scenaristov v praksi omogoča optimizacijo frekvence hitrega kanala do sprejemljivih vrednosti za ciljno napravo.

Način krmiljenja pretokov informacij se uporablja tudi s pomočjo sprejemnikov in oddajnikov, integriranih v opremo. Xilinx na primer v programljivem vmesniku LVDS vnese več vrat, tako da lahko prilagaja komponente istega standarda. Ta rešitev ima pomembno prednost v obliki optimizacije zasnove naprave, kar olajšuje izdelavo arhitekture ciljnega kanala ob upoštevanju potrebnih kazalnikov hitrosti, ne glede na izvedbo zunanjega vmesnika.

Uporaba LVDS

Razvoj tehnologije je pogojen s povečanimi zahtevami za prenos video podatkov. Konfiguracija kanalne naprave tega diferenčnega vmesnika je optimalna za servisiranje pisarniške in domače opreme, ki deluje s fotografijo, video, 3D grafiko in drugimi multimedijskimi materiali. In kot končni pripomočki lahko delujejo in računalniki, distributerji omrežja in celo satelitski komunikacijski sistemi. To pomeni, da je vmesnik LVDS in njena uporaba univerzalna z vidika možnosti integracije v sodobne sisteme prenosa in obdelave digitalnih informacij. Najpogostejša uporaba tehnologije je povezovanje monitorjev z osebnim računalnikom in drugimi viri informacij. Na primer, LCD zasloni visoke ločljivosti uporabljajo avtobuse LVDS z nizko porabo energije, vendar široko pasovno širino.

Za organizacijo podatkovnih tokov visoke hitrosti se uporabljajo mikrovezja, ki lahko pretvorijo podatke na 21-48 bitov za večkanalni LVDS sistem, s poznejšim izpisom na uro. Takšne konfiguracije se uporabljajo pri servisiranju super-hitrih strežnikov in usmerjevalnikov. Na splošno lahko rečemo, da je nizkonapetostna diferencialna signalizacija primerna za večtočkovne sisteme, katerih komponente je treba uskladiti z različnih koncev prenosa informacij. Nekateri konverterji LVDS najdejo svoje mesto v industriji, ki deluje v obliki naključnih podatkovnih ključev.

LVDS sistem v monitorjih in matrikah

Standardizirani vmesniki za povezavo video predvajalnih naprav kot glavne funkcionalne komponente samo uporabite priključke. Dovolj je, da izberete optimalni vložek in organizirate povezovalno linijo. Pri izbiri priključka za določeno opremo upoštevamo naslednje značilnosti:

• Odpravljanje monitorja ali matrike.
• Velikost zaslona.
• Frame rate, itd.

Zgornja pinout, na primer, je v veliki meri odvisna od diagonale. Na primer, 8-palčni LVDS vmesnik lahko vgrajen v infrastrukturo preko 20-polnih kontaktorjev. Povečanje stikov se lahko zgodi ne le na osrednji strani, ampak tudi na straneh. Ponavadi ti "zatiči" opravljajo funkcijo ozemljitve.

Prilagojeni vmesnik zagotavlja napetost za komponente matrice, kar se razlikuje tudi glede na velikost zaslona. Značilno je, da začetna vrednost 3.3V zadošča za 15-palčne naprave ali manj. Standardne 12 V standardne matrice z 19 palcev, itd. Ko so priključeni, se lahko vnesejo tudi oddajniki s sprejemniki. V sodobnih panelih se izvajajo kot čipi, vendar so včasih vključeni v sestavo skalirnikov, to je krmilnikov vmesnika LVDS. Priključni diagrami s tem dodatkom omogočajo najmanj 30-pinski priključek. Razporeditev signalov z "zatiči" bo omogočila razvrstitev v tri glavne skupine:

• VCC je napajalna napetost.
• VSS - ozemljitev.
• RX je vhod enega od diferencialnih parov.

Prednosti uporabe LVDS sistemov

Ena od glavnih prednosti tega vmesnika je enostavnost upravljanja, sprave in preklopa. Večina modernih linij za visoke hitrosti predvideva uporabo posebnih materialov za oba kabla in za nadzor signalov. V primeru diferencialnih kanalov se uporabljajo najpreprostejši standardi, ki prav tako razširjajo možnosti uporabe tehnologije. Tipična matrika za prenosni računalnik na podlagi LVDS lahko hitro pospeši oddajnik do končni ravni zmogljivosti s povečano hitrostjo obdelave signala. Istočasno se stroški energije ohranjajo z nizkimi ali srednjimi stopnjami glede na konkurenčne linije prenosa podatkov. Optimizacija v tem delu je dosežena z zmanjšanjem obremenitve, ki jo oddaja moč - ne več kot 1,2 mW pri impedanci 100 ohmov. Nekateri proizvajalci sestavnih delov za LVDS prav tako poudarjajo statistično moč porabe. Gospodarski dejavnik je privlačen glede na stroške komponent, iz katerih se oblikuje infrastruktura. Uporaba istega zvitega para v primerjavi z vlaknom je povsem nezdružljiva s stroški in pri nakupu ter stroški vzdrževanja.

Del prednosti je posledica uporabe diferencialne metode prenosa signala kot takega. Enostavnost lahko izberemo sheme prenosa informacij, in nizka občutljivost na motnje. Seveda, če ne upoštevamo sevanja v sosednjih tesno razmaknjenih kanalih. Občutljivost vmesnika LVDS pri delovanju na močnih magnetnih poljih tudi ni kritična. Popravek pedimentov ne vpliva na kakovost prenosa, zato je hrup shranjen v sprejemljivih vrednostih.

Zaključek

Za arhitekturo najbolj pripravljenih rešitev na tehnološki platformi LVDS je značilna njegova učinkovitost, ekonomičnost in fleksibilnost pri spreminjanju funkcionalne konfiguracije. Ta kombinacija pozitivnih lastnosti zmogljivosti je bila dosežena z združevanjem najboljših lastnosti tradicionalnega vzporednega vmesnika (v najnovejših različicah - digitalnih) in načeli serijske povezave. Zaradi tega je zmanjšanje števila prevodnikov omogočilo uporabo sistema v kompaktnih napravah, kar hkrati zahteva podporo visokokakovostnega prenosa signala. Pravzaprav matrica za prenosni računalnik, ki temelji na LCD-krmilnikih, prikazuje celoten obseg prednosti tehnologije. Takšne rešitve razvijajo podjetja, kot so Samsung, Philips, HP in drugi.

Sam delovni načrt lahko izvajate sami, kar pogosto opravljajo domači obrtniki z LCD ploščami. V tem primeru je potreben osnovni sklop funkcionalnih komponent s kablom, priključkom, krmilnim čipom in končnimi napravami. Toda, kot kaže praksa, je doseganje takšne zmogljivosti visoke zmogljivosti mogoče le v redkih primerih. Uresničevanje tega proizvajalci sestavnih delov LVDS ustvarjajo posebne linije z infrastrukturo za prenos signalov, ki jo je mogoče vključiti v katero koli multimedijsko namestitev - glavna stvar je pravilna korelacija med glavnimi tehničnimi parametri. Kar se tiče načela težav z vmesniki te vrste, lahko pride do zunanjih motenj, vendar se ti dejavniki zmanjšajo z vključitvijo izolacijskih in zaščitnih sistemov. Lahko jih integriramo kot dodaten dodatek in kot glavni funkcionalni element.