High-speed LVDS sučelje: opis i primjena

Alati za tehničku organizaciju komunikacija u ovom trenutku su od najvećeg interesa za IT industriju. To se očituje u razvoju bežičnih sustava i temeljnom punjenju elektroničkih uređaja s mogućnošću komuniciranja s drugom opremom koja prije nekoliko godina nije bilo nikakvih pitanja. Ali tradicionalni tradicionalni kanali prijenosa informacija i dalje ne stoje. Na primjer, koncept LVDS (Niskonaponska diferencijalna signalizacija) temelji se na načelima prijenosa niskonaponskih signala putem nekoliko diferenciranih kanala. Ova metoda organiziranja sabirničkog prometa je vrlo učinkovita i ne zahtijeva visoke troškove.

Opće informacije o sučelju

Napuštanje bežičnih tehnologija u korist klasičnih kanala i dalje nudi značajne prednosti. Točka nije ni u stabilnosti prijenosa podataka, već u brzini i nepretencioznosti u smislu usluge. Što se tiče dinamike, u prosjeku takva linija može pružiti 400-600 Mbit / s na jednom upletenom paru. LVDS tehnologija je nastala kao odgovor na upite u rješavanju problema prijenosa informacija na velike udaljenosti. Ali njegova bitna razlika od alternativnih metoda bila je neobična shema razgrananih kontura. Uostalom, što je LVDS u pogledu tehničke i izvedbe izgradnje? To je skup diferenciranih žičanih kanala namijenjenih za razmjenu podataka između uređaja i mikrokrižnica. Sam hardver nije podložan standardizaciji. Primijenjena oprema može, u načelu, biti dostupna za integraciju sučelja. No, dirigenti ne predstavljaju nešto što nadilazi moderne specifikacije. Štoviše, paralelne linije mogu se temeljiti na starenju vodiča bez svjetlovodnih mreža. Bit tehnologije leži u načinu na koji su ti kanali organizirani.

Diferencijalni signali imaju nisku razinu osjetljivosti s rasponom od 250 do 450 mV. U kontekstu razmatranja parametara prijenosnih vodova podataka, ne možemo zanemariti izvore podataka s kojima surađuje LVDS sučelje. Opis krajnjih uređaja može se izraziti u obliku odašiljača-upravljačkih programa, koji se izvode kao trenutni prekidači. Zahvaljujući ovom alatu brzina obrade signala je neovisna o glavnom naponu u liniji. Polazeći od gore navedenih, moguće je napraviti dva međusobna zaključka o sustavu LVDS:

• U procesu prijenosa podataka pretpostavlja se mali signalni razmak u odnosu na parametre osjetljivosti.
• Prijevod se provodi s tekućim znakom.

U praksi, rad sučelja znači da će sustav moći održavati veliku brzinu čak i pri niskoj rasipnoj snazi. Na određenim brojkama teoretska će brzina biti 1923 Mbit / s, ali proizvođači gotovih rješenja ipak preporučuju da se pridržavaju razine 655 Mbit / s.

Značajke raspodjele diferencijalnih kanala

Prvo, moramo razmotriti razliku u načelu. To je metoda prijenosa podataka preko električnih mreža pomoću antifaznih linija. U skladu s pravilima organizacije tih kanala, signal se emitira u obliku diferencijalnog para u kojem svaki tok ima svoj vlastiti vodič. U tom se slučaju daje inverzija - tj. Dva signala s različitim znakovima sudjeluju u jednom paru. Najjeftiniji način ostvarivanja tih parova je korištenje upletenih vodiča, ali dopušteni su i tweenaxialni kabeli i izravno ožičenje na PCB-u. Ovdje je važno naglasiti da LVDS prijemnik reagira specifično na razliku između signala u paru, a ne na razlike između potencijala uzemljenja i specifičnog vodiča.

Diferencijalni parovi također imaju poseban dizajn. Na sklopovima LVDS signali nazivaju se RX (0-3), RXC itd. Izlazni signal označen CLK odražava frekvenciju piksela, spektar signala R / G / B na odašiljaču. U praksi, sučelje diferencijalnog kanala može se koristiti za prijenos 18-bitnih i 24-bitnih boja. U tom smislu, LVDS sustav je najbliži TMDS sučelju, ali ne razlikuje zasebne diferencijalne parove. Drugim riječima, postaje moguće da svaki par dodijeli signale određenog spektra boja.

Posebna pažnja zaslužuje i diferencijaciju kao način prijenosa kontrolnih tokova. U tom slučaju, signali prenose informacije s određenim sklopovima i konfiguracijama. Na primjer, široko se koriste signali sinkronizacije okvira i linije, kao i kanali koji odašilju informacije o razlučivosti podataka. No, je li moguće kombinirati ne samo zasebne parove s različitim podacima, već i skupine signala koji se razlikuju u vrsti informacija koje se nalaze? To ovisi o konačnom prijamniku, s kojim funkcionira LVDS sučelje? Opis principa obrade takvih podataka može se prikazati kako slijedi:

• Pomakni registar odašiljača prima nekoliko skupina podataka iz različitih diferencijalnih parova.
• Prijamnik pretvara format podataka.
• Upravni odbor preraspodjeljuje tokove, dodjeljujući ciljanu informaciju.
• Sučelje prijamnika prilagođava hardverske postavke ili emitira signal u područje reprodukcije.

Određivanje kvalitete signala

Rad sustava koji se temelje na LVDS-u karakterizira brzina i raspon prijenosa informacija. Ovo su glavni pokazatelji kvalitete, na kojem ovisi operativni potencijal određene linije. Pod idealnim uvjetima korištenja kanala, vanjski su poremećaji odsutni, pa se time postižu maksimalni mogući parametri brzine i raspona bez ograničenja. No, budući da se u praksi takvi uvjeti ne pojavljuju, u procesu oblikovanja i održavanja LVDS sučelja potrebno je procijeniti njihovu kvalitetu.

Najčešći načini analize diferencijalnih linija uključuju sastav dijagrama oka. To, posebice, vizualno odražava razinu izobličenja signala. Tu je i kvantitativna procjena, izražena tzv. Postotkom podrhtavanja. U kompleksu, obje karakteristike ukazuju na stupanj raspršenja fotona, što je određeno nekoliko čimbenika. Glavni od njih može se nazvati intersimbolna smetnja, koja određuje signalnu prigušenost i njegovu neujednačenost frekvencije. Također, kanali za prijenos podataka mogu sami utjecati. To vrijedi za susjedne linije s lošom izolacijom. Smanjivanje takvih smetnji može se postići praćenjem ploče.

Sastav kanala

Punu liniju u LVDS sustavu formiraju odašiljač i infrastruktura za povezivanje koja pruža hrpu izvora informacija i prijemnika. Maksimalna brzina u takvom kanalu iznosi 622 Mbit / s, pod uvjetom da se približava standardu konfiguracije. Priključni medij sastoji se od tiskane pločice i ožičenja. Moguće su i opcije u kojima jedna od komponenti može biti odsutna. No, u ovom slučaju, sučelje LVDS bit će ograničeno iu rasponu iu brzini prijenosa informacija, čak i bez obzira na utjecaj vanjskih čimbenika.

Kartica djeluje kao baza za instaliranje prijemnika ili odašiljača. Također se prakticira integracija završnih krugova, priključaka za spajanje funkcionalnih komponenti i druge pomoćne opreme uključene u rad sustava. Ključni uvjet za radnu sposobnost kompleksa je međusobna korespondencija svih njegovih elemenata čija će značajka biti tehnička mogućnost njihovog postavljanja na staze tiskane pločice. Provjera pogrešaka u odabiru komponenata za LVDS kanal provodi se tijekom faze ispitivanja. Već u praksi, nakon što je sustav stavljen u tijek rada, uklanjanje nekompatibilnosti s improviziranim alatima može zahtijevati velike financijske troškove i tehničke resurse.

LVDS kabeli i priključci

Priključna infrastruktura temelji se na žičanim petljama i sredstvima koja im omogućuju povezivanje. U diferencijalnom sučelju preporuča se upotrijebiti simetrični upleteni par. Takav kabel će osigurati optimalne karakteristike signala zbog podrške stalnog otpora (reda od 100 ohma) i podudarnosti utjecaja podizanja na kraj prijemnika. Istodobno LVDS kabel i njegovi parametri nisu strogo regulirani. Izuzetak može uključivati ​​određene pokazatelje performansi žice, konfiguraciju sloma po kontaktnim točkama itd. Pri odabiru kabela mnogo ovisi o specifičnim zahtjevima sustava. Na primjer, udaljenost do 50 cm omogućuje korištenje gotovo svih vrsta žičanih medija. Udaljenost do 10 cm trebala bi biti poslužena uvijenim parom CAT3-5 standarda. Brzina u takvoj infrastrukturi bit će do 400 Mbit / s.

Priključci koji se koriste za izradu LVDS veza također se odabiru prema zahtjevima dizajna za sustav. Ali u gotovo svakom slučaju naglasak je na mogućnosti servisiranja kanala za prijenos podataka velike brzine, uzimajući u obzir elektromagnetsko zračenje i vanjske smetnje. Posebna se pozornost posvećuje položaju linija na kontaktima. Ulazno sučelje može imati različite konfiguracije priključaka koji se razlikuju po dužini i potencijalnoj veličini izobličenja. Izrada linija zahtijeva korištenje igala koje odgovaraju žicama jednog para. To će omogućiti uravnoteženje pokazatelja brzine, a optimiziranje smetnji dodatnim sredstvima.

U praksi je stvaranje diferencijalnih kanala s priključcima jedan od ključnih tehničkih parametara. Važno je uzeti u obzir pri povezivanju konačnog prijemnika s matricama. Na osnovnoj razini izvedbe može se koristiti 30-pinska sučelja. Ali suvremeni uređaji, koji zahtijevaju sve veće propusne zahtjeve, orijentirani su kako bi se LVDS postavili na 40-pin. Ovaj konektor može biti jedan i dva kanala - ta nijansi također treba imati na umu prilikom uspostavljanja veze.

Upravljanje tijekovima podataka

Za učinkovito korištenje diferencijalnih kanala, nije dovoljno odabrati odgovarajuće funkcionalne komponente za svojstva. Zadatak opskrbe tokova podataka riješen je u fazi razvoja konfiguracije velikih brzina. Dizajner gradi platformu sa zasebnim odašiljačima, ponekad i pomoću čipova serializera. To su posebne pretvornici signala, pružajući paralelno-sekvencijalnu distribuciju. S druge strane, na kraju prijamnika, instaliran je deserializator, koji vrši obrnutu transformaciju - od serijskog do paralelnog. Uporaba serializera u praksi omogućuje optimiziranje frekvencije brzog kanala na prihvatljive vrijednosti za ciljni uređaj.

Metoda kontrole tokova informacija također se koristi pomoću prijemnika i odašiljača integriranih u opremu. Na primjer, Xilinx tvrtka gradi u programabilnih LVDS-sučelje luka za smještaj nekoliko komponenti istog standarda. Ovo rješenje ima znatnu prednost u obliku dizajn optimizacija uređaja, što olakšava gradnju meta arhitekture kanala s potrebnom brzinom izvedbe bez obzira na provedbu vanjskog sučelja.

Koristeći LVDS

Razvoj tehnologije uvjetovan je povećanim zahtjevima za prijenos video informacija. Konfiguracija uređaja kanala ovog diferencijalnog sučelja je optimalna za servisiranje uredske i kućne opreme koja radi s fotografijama, videom, 3D grafikom i drugim multimedijskim materijalima. I kao krajnji uređaji mogu djelovati i računala, distributeri mreže, pa čak i sustavi satelitske komunikacije. To jest, LVDS sučelje i njegova primjena mogu se nazvati univerzalnim s gledišta mogućnosti integriranja u suvremene sustave prijenosa i obrade digitalnih informacija. Najčešća upotreba tehnologije je povezivanje monitora s računalom i drugim izvorima informacija. Na primjer, LCD zaslon visoke razlučivosti koristi LVDS autobuse s niskom potrošnjom energije, ali širokom širinom pojasa.

Za organizaciju tok podataka velike brzine koje koriste čip koji može pretvoriti podatke o 21-48 bita LVDS sustava pod izlaz višekanalni, nakon čega slijedi signal takta. Takve konfiguracije se koriste za servisiranje superbrzih poslužitelja i usmjerivača. Općenito se može reći da je na niskonaponskom diferencijal signalizacija je pogodan za multi-point sustave, komponente koja bi trebala biti usklađeni s različitim dijelovima prijenosa podataka. Neki LVDS pretvarači nalaze svoje mjesto u industriji, djelujući u obliku slučajnih ključeva podataka.

LVDS sustav u monitorima i matricama

Standardizirana sučelja za spajanje uređaja za reprodukciju videozapisa kao glavnu funkcionalnu komponentu koriste samo konektore. Dovoljno je odabrati optimalni ulaz i bit će organizirano povezivanje. Sljedeće karakteristike se uzimaju u obzir prilikom odabira konektora za određenu opremu:

• Razlučivost monitora ili matrice.
• Veličina zaslona.
• Brzina okvira itd.

Gornji pinout, na primjer, u velikoj mjeri ovisi o dijagonali. Na primjer, 8-inčni LVDS sučelje može se potpuno integrirati u infrastrukturu putem 20-pinski kontaktora. Povećanje kontakata može se pojaviti ne samo na središnjoj strani nego i na stranama. Obično takvi "igle" obavljaju funkciju uzemljenja.

Podešeno sučelje omogućuje napajanje komponenata matrice, koja se također razlikuje ovisno o veličini zaslona. Obično je početna vrijednost od 3.3V dovoljna za 15-inčne uređaje ili manje. Standardne 12 V standardne matrice s 19 inča, itd. Kada su spojeni, odašiljači s prijemnicima također mogu biti uneseni. U suvremenim panelima oni se primjenjuju kao čipovi, ali ponekad uključeni u sastav scaler-a, odnosno kontrolera LVDS sučelja. Dijagrami priključenja s ovim dodavanjem osiguravaju minimalno korištenje 30-pinskog konektora. Distribucija signala "iglama" omogućit će klasifikaciju u tri glavne skupine:

• VCC je napon napajanja.
• VSS - uzemljenje.
• RX je ulaz jednog od diferencijalnih parova.

Prednosti korištenja LVDS sustava

Jedna od glavnih prednosti ovog sučelja je jednostavnost upravljanja, usklađivanje i prebacivanje. Većina modernih visokopropusnih linija pretpostavlja korištenje posebnih materijala za iste kabele i kontrolu signala. U slučaju diferencijalnih kanala primjenjuju se najjednostavniji standardi, koji također proširuju mogućnosti korištenja tehnologije. Tipičan matrica za laptop na LVDS baze podataka mogu pružiti brzu izmjenu odašiljača na konačan razini izvedbe kao i brzinu obrade signala. Istodobno, troškovi energije održavaju se na niskim ili srednjim stopama u odnosu na konkurentne linije za prijenos podataka. Optimizacija ovog dijela se postiže smanjenje potrošnje energije raspršila po opterećenjem - ne više od 1,2 MW, kada je impedancija je 100 ohma. Neki proizvođači komponenti za LVDS također naglašavaju statističku potrošnju energije. Gospodarski čimbenik je atraktivan u smislu troškova komponenata iz kojih se formira infrastruktura. Koristeći istu parica u usporedbi s optičkim vlaknima i potpuno neusporediv troškova s ​​troškovima nabave i održavanja.

Dio prednosti je zbog korištenja diferencijalne metode prijenosa signala kao takvog. Može se izdvojiti jednostavnost sheme prijenosa informacija, i niska osjetljivost na smetnje. Naravno, ako ne uzmemo u obzir zračenje u susjednim blisko raspoređenim kanalima. Osjetljivost LVDS sučelja kada radi na jakim magnetskim poljima također nije kritična. Ispravljanje podloge ne utječe na kvalitetu prijenosa, stoga je buka pohranjena unutar prihvatljivih vrijednosti.

zaključak

Arhitektura većine gotovih rješenja na LVDS tehnološkoj platformi odlikuje se njegovom izvedbom, ekonomičnošću i fleksibilnošću u smislu promjene funkcionalne konfiguracije. Ova kombinacija pozitivnih svojstava učinka postignuta je kombinacijom najboljih svojstava tradicionalnog paralelnog sučelja (u najnovijim verzijama - digitalnim) i načelima serijskog povezivanja. Kao rezultat toga, smanjenje broja vodiča omogućilo je korištenje sustava u kompaktnim uređajima, što ujedno zahtijeva podršku visokokvalitetnog prijenosa signala. Zapravo, matrica za prijenosno računalo temeljena na LCD kontrolerima pokazuje čitav niz prednosti tehnologije. Takva rješenja razvijaju tvrtke poput Samsung, Philips, HP i drugima.

Sami možete sami implementirati plan rada, što često čine domaći obrtnici s LCD zaslonom. U tom je slučaju potreban osnovni skup funkcionalnih komponenti s kabelom, konektorom, kontrolnim čipom i krajnjim uređajima. Ali, kako je praksa pokazala, postizanje takvog visokog kapaciteta moguće je samo u rijetkim slučajevima. Shvativši to, proizvođači LVDS komponenti stvaraju posebne linije s infrastrukturom za prijenos spremnih signala koji se mogu integrirati u bilo koju multimedijsku instalaciju - glavna stvar je ispravno povezati glavne tehničke parametre. Što se tiče načela problema s sučeljima ovog tipa, može doći do vanjskih poremećaja, ali ovi čimbenici se minimiziraju uključivanjem izolacijskih i zaštitnih sustava. Oni se mogu integrirati i kao dodatak i kao glavni funkcionalni element.