High-speed LVDS sučelje: opis i primjena

Sredstva tehničke organizacije komunikacija trenutno su od najvećeg interesa za IT industriju. To se očituje u razvoju bežičnih sustava, te u načelu punjenju elektroničkih uređaja s mogućnošću komunikacije s drugom tehnologijom, koja je prije nekoliko godina, a jezik nije išao. Ali tradicionalni fizički kanali prijenosa podataka također nisu na mjestu. Primjerice, koncept LVDS-a (niskonaponska diferencijalna signalizacija) temelji se na principima prijenosa niskonaponskih signala pomoću nekoliko diferenciranih kanala. Ovakav način organiziranja mjenjača u autobusu razlikuje se po visokoj učinkovitosti i istovremeno ne košta mnogo.


Opće informacije o sučelju

Odbacivanje bežične tehnologije u korist klasičnih kanala još uvijek ima značajne prednosti. Stvar nije ni u stabilnosti prijenosa podataka, već u brzini i nepretencioznosti u pogledu usluge. Što se tiče dinamike, takva linija u prosjeku može osigurati 400-600 Mbps po upredenom paru. LVDS tehnologija se pojavila kao odgovor na zahtjeve za dalekosežnim prijenosom informacija. Ali njegova značajna razlika u odnosu na alternativne metode postala je neuobičajena shema grananja grananja. Uostalom, što je LVDS u smislu tehničke i građevinske implementacije? To je skup diferenciranih žičnih kanala namijenjenih razmjeni podataka između uređaja i čipova. Sam hardverski dio nije predmet standardizacije. moždaPrimijenjena oprema u načelu je dostupna za integraciju sučelja. Ali vođe nisu nešto što nadilazi trenutnu specifikaciju. Osim toga, paralelne linije mogu se temeljiti na zastarjelim vodičima bez svjetlovodnih mreža. Suština tehnologije leži u načinu organiziranja tih kanala.


Diferencijalni signali imaju nizak raspon osjetljivosti od 250 do 450 mV. A u kontekstu razmatranja parametara linija za prijenos podataka, još uvijek je nemoguće ignorirati izvor informacija s kojima sučelje LVDS radi. Opis terminalnih uređaja može se izraziti u obliku odašiljača, koji se izvode kao strujni prekidači. Ova oprema osigurava neovisnost brzine obrade signala od glavnog napona u liniji. Na temelju navedenog mogu se napraviti dva međufazna izlaza LVDS sustava:
  • U procesu prijenosa podataka pretpostavlja se mala brzina signala s obzirom na parametre osjetljivosti.
  • Emitiranje se odvija sa strujom karaktera.
  • U praksi, rad sučelja znači da će sustav moći održavati veliku brzinu čak i pri maloj disipaciji snage. Na specifičnim brojkama, teoretska brzina će biti 1923 Mbit /s, ali proizvođači gotovih rješenja i dalje preporučuju usklađenost s razinom od 655 Mbps.

    Značajke distribucije diferencijalnih kanala

    Za početak, treba razmotriti što je u osnovi diferencijalni signal. To je način prijenosa podataka preko električnih mreža uz pomoćantifazne linije. Prema pravilima organizacije takvih kanala, signal se prenosi u obliku diferencijalnog para, u kojem svaki tok ima svoj vlastiti vodič. U ovom slučaju osigurana je inverzija - to jest, u jednom paru uključena su dva signala s različitim znakovima. Najjeftiniji način implementacije ovih parova je korištenje upletenih vodiča, ali je također dopušteno koristiti twinxial kabele i izravnu dekompresiju na tiskanom krugu. Ovdje je važno naglasiti da LVDS prijemnik reagira upravo na razliku između parova signala, a ne na razliku između potencijala uzemljenja i određenog vodiča.
    Diferencijalni parovi također imaju poseban dizajn. U krugovima, LVDS signali su označeni kao RX (0-3), RXC itd. CLK izlazni signal prikazuje frekvenciju piksela, također definirajući spektar R /G /B signala odašiljača. U praksi, sučelje diferencijalnih kanala može se koristiti za prijenos boja 18 i 24 bita. S tim u vezi, LVDS sustav je najbliže TMDS sučelje, ali ne razlikuje pojedinačne diferencijalne parove. Drugim riječima, moguće je da svaki par dodijeli signale određenom spektru boja. Posebna pažnja zaslužuje i diferencira se kao način prijenosa kontrolnih tokova. U tom slučaju, signali prenose informacije sa specifičnim shemama i konfiguracijama. Primjerice, široko se primjenjuju signali sinkronizacije okvira i linije, kao i kanali koji prenose informacije o korekciji podataka. No, je li moguće kombinirati ne samo različite parove s različitim podacima, nego i skupine signalarazlikuju se po vrsti naznačenih informacija? To ovisi o konačnom prijemniku s kojim radi LVDS sučelje? Opis načela obrade takvih podataka može se prikazati na sljedeći način:
  • Odašiljač s pomakom registra uzima nekoliko skupina informacija iz različitih diferencijalnih parova.
  • Prijemnik pretvara format podataka.
  • Upravljačka ploča ponovno distribuira tokove, ističući ciljne informacije.
  • Sučelje tunera podešava hardverske postavke ili šalje signal u područje reprodukcije.

    Definicija kvalitete signala

    Rad sustava temeljenih na LVDS karakterizira brzina i opseg prijenosa informacija. To su glavni kvalitativni pokazatelji koji ovise o operativnom potencijalu pojedine linije. U idealnim uvjetima korištenja kanala, nema vanjskih prepreka i, prema tome, postignuti su maksimalni mogući parametri brzine i dometa bez ograničenja. No budući da se u praksi takvi uvjeti ne pojavljuju, u dizajnu i održavanju LVDS-sučelja postoji potreba za procjenom njihove kvalitete.
    Najčešća metoda za analizu diferencijalnih linija je crtanje dijagrama oka. Osobito jasno pokazuje razinu izobličenja signala. Postoji i kvantitativna procjena, izražena tzv. Postotkom tremora. U kompleksu obje karakteristike ukazuju na stupanj raspršenosti fotona, koji je određen s nekoliko čimbenika. Glavni se zove inter-simetrična interferencija, određivanje slabljenja signala i njegove frekvencijske neravnine. Također kanaliSam prijenos podataka može utjecati jedni na druge. To se odnosi na susjedne vodove niskokvalitetne izolacije. Takve smetnje možete minimizirati izvo enjem mapiranja praćenja.

    Sastav kanala

    Kompletna linija u sustavu LVDS formirana je odašiljačem i poveznom infrastrukturom koja osigurava komunikaciju između izvora informacije i prijemnika. Maksimalna brzina u ovom kanalu je 622 Mbps, pod uvjetom da je bliža standardnoj konfiguraciji. Okruženje za spajanje sastoji se od tiskane pločice i kabelskog svežnja. Osim toga, dopuštene su i varijante u kojima jedna od komponenti može biti odsutne. Ali u ovom slučaju, LVDS sučelje bit će ograničeno na raspon i brzinu prijenosa informacija čak i bez obzira na utjecaj vanjskih čimbenika. Tiskana ploča služi kao osnova za instaliranje prijemnika ili odašiljača. Također, integracija završnih lanaca, konektora za spajanje funkcionalnih komponenti i druge pomoćne opreme, uključena je u rad sustava. Ključni uvjet složene operacije je međusobna usklađenost svih njezinih elemenata, što će biti obilježje tehničke mogućnosti njihove ugradnje na PCB tračnice. Provjera pogrešaka u odabiru komponenti za LVDS kanal provodi se u fazi testiranja. Već u praksi, nakon uvođenja sustava u radni proces, uklanjanje nekompatibilnosti sredstvima može zahtijevati velike financijske troškove i tehničke resurse.

    LVDS kabeli i konektori

    Povezana infrastruktura temelji se na vodećim krugovima isredstva za osiguravanje mogućnosti njihove povezanosti. U diferencijalnom sučelju preporučuje se uporaba simetričnog upletenog para. Takav kabel osigurava optimalne karakteristike signala zahvaljujući podršci konstantnog otpora (oko 100 ohma) i podudarnosti učinka vodova na kraju prijemnika. Istovremeno, LVDS kabel i njegovi parametri nisu strogo regulirani. Iznimke se mogu pripisati određenim radnim pokazateljima žice, konfiguraciji kvara po kontaktnim točkama itd. Izbor kabela mnogo ovisi o specifičnim zahtjevima sustava. Na primjer, udaljenost do 50 cm omogućuje korištenje gotovo svih vrsta vodljivih medija. Poželjno je poslužiti nekoliko CAT3-5 standarda na udaljenosti do 10 cm. Brzina takve infrastrukture bit će do 400 Mbps. Konektori koji se koriste za stvaranje LVDS-veza također su odabrani na temelju projektnih zahtjeva sustava. No, u gotovo svakom slučaju, naglasak je na mogućnosti servisiranja kanala velike brzine prijenosa podataka, uzimajući u obzir elektromagnetsko zračenje i vanjske smjernice. Posebna se pozornost posvećuje položaju linija na kontaktima. Ulazno sučelje može imati različite konfiguracije konektora koji se razlikuju po duljini i potencijalnoj veličini izobličenja. Konstrukcija linija zahtijeva korištenje zaključaka odgovarajućih žica jednog para. To će vam omogućiti da uravnotežite brzinu s optimizacijom smetnji dodatnim sredstvima.
    U praksi je stvaranje diferencijalnih kanala s priključcima jedan od ključnih tehničkih parametaraTermoregulatori djeluju. Važno je uzeti u obzir prilikom povezivanja konačnog prijemnika s matricama. 30-pinska sučelja mogu se koristiti na osnovnoj razini izvedbe. No, moderni uređaji, koji nameću sve veće zahtjeve za propusnošću, vođeni su svojim 40-polnim LVDS-om. Ovaj priključak može biti jedan i dva kanala - tu nijansu također treba imati na umu prilikom uređenja veze.

    Upravljanje protokom podataka

    Za učinkovito korištenje diferencijalnih kanala nije dovoljno odabrati odgovarajuće funkcionalne komponente. Zadatak racionalizacije podataka rješava se u fazi razvoja konfiguracije brzih linija. Dizajner gradi platformu s pojedinačnim odašiljačima, ponekad koristeći serijske servere. To su posebni signalni pretvarači koji pružaju paralelnu sekvencijalnu distribuciju. S druge strane, na kraju prijemnika je instaliran deserializer, on izvodi inverznu transformaciju - iz serijskog paralelnog stanja. Korištenje serijalizatora u praksi omogućuje optimizaciju frekvencije kanala velike brzine na vrijednosti prihvatljive za ciljni uređaj. Metoda upravljanja protokom informacija također se koristi integracijom prijemnika i odašiljača. Na primjer, Xilinx ugrađuje nekoliko priključaka u programabilnom LVDS sučelju za hostiranje komponenti istog standarda. Ovo rješenje ima značajnu prednost u optimizaciji dizajna uređaja, što olakšava konstrukciju ciljne arhitekture kanalauzimajući u obzir potrebne performanse bez obzira na brzinu provedbe vanjskog sučelja.

    Korištenje LVDS

    Razvoj tehnologije zbog povećanih zahtjeva za video prijenos. konfiguracije uređaja kanali diferencijalne sučelja najbolje odgovara za ured i dom servis tehnologiju koja radi s fotografijama, video, 3D grafike i drugih multimedijalnih materijala. I kao krajnji uređaji mogu djelovati računala i mreže distributera, pa čak i satelitske komunikacije. To LVDS sučelje i njegova uporaba može nazvati univerzalni u smislu mogućnosti da se integriraju suvremene sustave prijenosa i obrade digitalnih informacija. Najčešća upotreba tehnologije je smjer veze s računalnih monitora i drugih izvora informacija. Na primjer, LCD zasloni visoke rezolucije LVDS koriste gume s niskom potrošnjom energije, ali propusnost.
    U tako tokova podataka velike brzine pomoću čip, koji može pretvoriti podatke na komade u 21-48 kontrolera LVDS sustav i zatim spojenih na sat signala. Slične konfiguracije koriste za održavanje superbыstrodeystvuyuschyh poslužitelja i routera. Općenito možemo reći da na niskonaponskom diferencijal signalizacija je pogodan za više točaka sustava i komponenti koje je potrebno uskladiti s različitim dijelovima prijenosa informacija. Neki pretvarači LVDS naći svoje mjesto u industriji, djelujućioblik slučajnih podatkovnih tipki.

    LVDS sustav u monitorima i matricama

    Standardizirana sučelja za povezivanje uređaja za reprodukciju videozapisa kao glavne funkcionalne komponente su samo dodaci. Dovoljno je odabrati optimalne karakteristike ulaza koje će organizirati spojna linija. Pri odabiru priključka za određenu opremu uzimaju se u obzir sljedeća svojstva:
  • razlučivost monitora ili matrice.
  • Veličina zaslona.
  • Frekvencijski okviri, itd.
  • Gore spomenuti termoregulatori, na primjer, uvelike ovise o dijagonali. Dakle, 8-inčno LVDS sučelje može biti umetnuto u infrastrukturu uz pomoć 20-pinskog kontaktora. Povećanje kontakata može se dogoditi ne samo na središnjoj, već i na bočnoj strani. Obično takve "pjene" obavljaju funkciju uzemljenja.
    Dobro dizajnirano sučelje osigurava napon za komponente matrice, koji također varira ovisno o veličini zaslona. Obično je početna vrijednost 33 dovoljna za uređaje od 15 inča i manje. Standard na 12 dovodi matricu na 19 inča, itd. Pri povezivanju, također se mogu unijeti odašiljači s prijemnicima. U modernim panelima, oni su implementirani kao mikro-krugovi, ali su ponekad uključeni u strukturu skalera, odnosno kontrolera LVDS sučelja. Krugovi za povezivanje s ovim dodatkom zahtijevaju minimalno korištenje 30-polnog konektora. Distribucija signala pomoću "pinova" predviđa podjelu u tri glavne skupine:
  • VCC - napon napajanja.
  • VSS - uzemljenje.
  • RX -ulaz je jedan od diferencijalnih para.

    Prednosti korištenja LVDS sustava

    Jedna od glavnih prednosti ovog sučelja je lakoća upravljanja, koordinacije i prebacivanja. Većina modernih brzih linija uključuje korištenje posebnih materijala za izradu istih kabela i za praćenje signala. U slučaju diferencijalnih kanala, koriste se najjednostavniji standardi, koji također proširuju mogućnosti korištenja tehnologije. Tipična matrica za prijenosnike temeljene na LVDS-u može omogućiti brzo prebacivanje odašiljača na graničnu razinu performansi uz povećanje brzine obrade signala. Istovremeno, troškovi energije se pohranjuju po niskim ili prosječnim stopama za konkurentne prijenosne linije podataka. Optimizacija u ovom dijelu postiže se smanjenjem snage raspršenja opterećenja - ne više od 12 mW pri impedanciji od 100 ohma. Neki proizvođači komponenti za LVDS također se fokusiraju na statističku potrošnju energije. Ekonomski čimbenik je atraktivan iu smislu troškova komponenti iz kojih se infrastruktura formira. Upotreba istog upletenog para, za razliku od vlakana i sasvim neusporedivo na štetu kupnje i troškova održavanja. Dio prednosti je zbog uporabe metode diferencijalne signale kao takve. Moguće je istaknuti jednostavnost shema za prijenos informacija i nisku osjetljivost na smetnje. Naravno, ako ne uzmete u obzir zračenje u susjednim kanalima. nijeLVDS sučelje je kritično i osjetljivo pri radu u jakim magnetskim poljima. Korekcija pedimenta ne utječe na kvalitetu prijenosa, pa se buka pohranjuje u razumnim granicama.

    Zaključak

    Arhitektura većine gotovih rješenja na LVDS tehnološkoj platformi je različita u pogledu performansi, ekonomičnosti i fleksibilnosti u smislu promjena funkcionalne konfiguracije. Ova kombinacija pozitivnih performansi postiže se kombiniranjem najboljih značajki tradicionalnog paralelnog sučelja (u najnovijim verzijama - digitalnim) i načelima serijskog povezivanja. Kao rezultat smanjenja broja vodiča dopušteno korištenje sustava u kompaktnim uređajima koji zahtijevaju u isto vrijeme za podršku visoke kvalitete emitiranja signala. Zapravo, matrica za prijenosno računalo bazirano na LCD kontrolerima pokazuje cijeli niz tehnoloških prednosti. Razvoj takvih rješenja danas su tvrtke kao što su Samsung, Philips, HP, itd. Provedba radnog procesa može se obaviti samostalno, što često rade domaći proizvođači s LCD panelima. U tom slučaju trebat će vam osnovni skup funkcionalnih komponenti s kabelom, konektorom, čipom kontrolera i terminalnim uređajima. No, kao što praksa pokazuje, postizanje tako visokih performansi moguće je samo u rijetkim slučajevima. Shvativši to, proizvođači komponenti LVDS stvaraju posebne linije s infrastrukturom spremnosti za prijenos signala koja se može integrirati u bilo koju multimedijalnu instalaciju - glavna stvar je da se pravilno povežu glavne tehničkepostavke. Što se tiče problema sučelja tipa u načelu, mogu postojati vanjske prepreke, ali ti čimbenici su minimizirani uključivanjem sustava izolacije i zaštite. Mogu se integrirati kao dopunska dopuna i kao osnovni funkcionalni element.
  • Povezane publikacije