FPD-Link - FPD-Link

Flat Panel Display Link , běžněji označovaný jako FPD-Link , je původní vysokorychlostní digitální video rozhraní vytvořené v roce 1996 společností National Semiconductor (nyní v rámci Texas Instruments ). Jedná se o bezplatný a otevřený standard pro připojení výstupu z grafické procesní jednotky v notebooku , tabletovém počítači , plochém displeji nebo LCD televizi k časovači displeje. Většina notebooků, tabletů, plochých monitorů a televizorů používá toto rozhraní interně.

FPD-Link a LVDS

Vysílač Texas Instruments FlatLink SN75LVDS83B

FPD-Link byla první rozsáhlá aplikace standardu nízkonapěťové diferenciální signalizace (LVDS). National Semiconductor okamžitě poskytl specifikace interoperability pro technologii FPD-Link, aby ji propagoval jako volný a otevřený standard, a tak ji mohli kopírovat další dodavatelé IC. FlatLink od TI byla první interoperabilní verzí FPD-Link.

Základní obvod LVDS

Na konci dvacátého století vytvořili hlavní výrobci notebooků společnost Standard Panels Working Group (SPWG) a vytvořili z FPD-Link / FlatLink standard pro přenos grafiky a videa přes pant notebooku.

Přenos video rozhraní RGB

Společnost FPD-Link se stala úspěšnou při přenosu 18bitového surového videa RGB, protože snížila velikost kabelu a zlepšila elektromagnetickou kompatibilitu pomocí LVDS. Využívá LVDS k přenosu video dat na třech kroucených párech a další pár k přenosu hodinového signálu LVDS. Tyto čtyři diferenciální páry nesou stejné informace dříve přenesené přes 22 vodičů, což je téměř 65% redukce vodičů. Kromě toho úzká vazba vodičů s kroucenými páry zlepšuje EMC, protože stejné a opačné proudy LVDS ve vodičích vytvářejí stejná a opačná elektromagnetická pole, která mají tendenci rušit vzájemné účinky. To snižuje vyzařované emise. Snížená zranitelnost vůči rušení elektrickým šumem pochází ze skutečnosti, že hluk běžně ovlivňuje oba signály. Vzhledem k tomu, že přijímač LVDS snímá rozdíl mezi dvěma běžně ovlivněnými signály, necítí žádný dopad šumu společného režimu.

Serializátor odkazu FPD

Schéma přenosu dat FPD-Link serializuje sedm datových bitů s jedním koncem za taktovací cyklus do každého z kanálů LVDS. Bitová rychlost LVDS je tedy 7krát vyšší než frekvence hodinového signálu. Například v 18bitové aplikaci RGB existuje 6 bitů pro R, G a B a další 3 bity pro horizontální a vertikální synchronizaci a aktivační signál. To znamená, že v každém hodinovém cyklu je celkem 21 datových signálů, což znamená, že serializace 7 ku 1 to sníží až na 3 datové kanály. Pokud je pak hodinový signál 50 MHz, rychlost datových proudů videa LVDS bude 350 Mbit / s na kanál a celková rychlost přenosu dat bude 1050 Mbit / s na 3 kanálech.

Stejné schéma je škálováno na 24bitovou a 30bitovou barvu následujícím způsobem. Rozhraní FPD-Link se 4 datovými kanály a 1 taktem (4D + C) poté snižuje 28bitový vstup až na 4 páry plus hodiny, což je ideální pro 8 bitů na RGB a 4 bity pro ovládání videa. Rozhraní 5D + C FPD-Link serializuje 35 bitů na taktovací cyklus, což je 10 bitů na RGB plus 5 bitů pro ovládání videa.

Automobilový průmysl a další aplikace

Automobilové informační a zábavní displeje pro navigační systémy začaly používat FPD-Link v roce 2001. BMW bylo prvním výrobcem automobilů, který ve svých automobilech použil FPD-Link k přenosu navigační grafiky z hlavní jednotky na centrální informační displej. Mnoho dalších výrobců automobilů poté začalo používat FPD-Link. Dnes většina aplikací pro infotainment a asistenci řidičům využívá FPD-Link II a FPD-Link III, aby mohly těžit ze zabudovaných hodinových a řídicích signálů, které budou popsány v následující části. Jednou z hlavních výhod je zmenšená velikost a hmotnost kabelu díky jednomu páru vodičů pro všechny datové a hodinové signály.

O automobilovém prostředí je známo, že je jedním z nejnáročnějších pro elektronická zařízení kvůli inherentním extrémním teplotám a elektrickým přechodům. Aby byly splněny tyto přísné požadavky na spolehlivost, čipové sady FPD-Link II a III splňují nebo překračují standard spolehlivosti automobilů AEC-Q100 pro integrované obvody a standard ISO 10605 pro aplikace ESD pro automobilový průmysl.

Dalším zobrazovacím rozhraním založeným na FPD-Link je OpenLDI . (Někdy se pojmy OpenLDI a FPD-Link používají zaměnitelně.) Umožňuje delší délky kabelů díky vestavěnému kódování vyvážení stejnosměrného proudu, aby se snížily účinky interference mezi symboly . Ve verzi OpenLDI kódování stejnosměrného zůstatku jeden ze sedmi serializovaných bitů označuje, zda schéma kódování potřebuje invertovat dalších šest bitů přenášených v časovém období, aby se udržel stejnosměrný zůstatek. Proto každý pár LVDS jiný než hodinový pár efektivně přenáší šest bitů za hodinový cyklus. Na počátku jednadvacátého století však OpenLDI prohrálo konkurenci standardů přenosu videa s Digital Visual Interface (DVI) a výsledkem byly samostatné LCD panely využívající DVI pro příjem videa ze stolního počítače.

FPD-Link II

Program FPD-Link II byl představen v roce 2006 a je vylepšenou verzí programu FPD-Link. Společnost National Semiconductor ji navrhla speciálně pro aplikace automobilového infotainmentu a rozhraní fotoaparátu. FPD-Link II vloží hodiny do datového signálu, a proto k přenosu jak hodinových, tak video dat používá pouze jeden diferenciální pár. To dále snižuje velikost, hmotnost a náklady na kabely pro aplikace infotainmentu a bezpečnostních kamer. Například 24bitová barevná aplikace nyní používá pouze jeden kroucený pár namísto 5 krouceného páru používaného programem FPD-Link.

FPD-Link II má další výhody. Například výrobci automobilů oceňují prodloužení délky kabelu i při snížených nákladech na kabel. Důvodem je integrovaná funkce hodin, která eliminuje časový posun mezi hodinami a datovými signály. To byl limitující faktor pro kabely se samostatnými hodinovými a datovými páry, protože všechny páry musely být vyrobeny v přesně stejné délce, aby bylo možné ovládat časovací zkosení mezi hodinovými a datovými páry. Toto přizpůsobení délky se přidalo k ceně kabelu.

Další výhodou pro FPD-Link II je přidání stejnosměrného vyvážení signálů. Vzhledem k tomu, že signál je vyvážený stejnosměrným proudem, může aplikace použít propojení AC , které eliminuje problém zemního proudu mezi zdrojem dat a cílem. To je rozhodující v automobilových aplikacích z důvodu potenciálu velkých přechodových proudů, které mohou poškodit citlivé elektronické zařízení.

Aplikace s vyšším rozlišením vyžadovaly ke zvýšení propustnosti dat FPD-Link II. Začalo to datovou propustností kolem 1 Gbit / s na jednom krouceném páru, což je v rámci možností technologie LVDS. Ale pro aplikace, které vyžadovaly až 1,8 Gbit / s na jednom páru, nebyl LVDS tak spolehlivý, jak by bylo nutné pro automobilové aplikace. Díky přechodu z LVDS na logiku aktuálního režimu (CML) byly nejnovější čipové sady FPD-Link II schopny spolehlivě odesílat video streamy s vysokou bitovou rychlostí po kabelech delších než 10 m.

Typický obvod CML

FPD-Link III

Program FPD-Link III byl představen v roce 2010. Při dalším zdokonalování programu FPD-Link II je hlavní funkcí programu FPD-Link III vložení obousměrného komunikačního kanálu do stejného diferenciálního páru. Tento obousměrný kanál přenáší kromě hodin a datových proudů videa také řídicí signály mezi zdrojem a cílem. Proto FPD-Link III ještě dále snižuje náklady na kabely tím, že eliminuje kabely pro řídicí kanály, jako jsou I2C a sběrnice CAN .

Integrovaný řídicí kanál FPD-Link III používá v prvních implementacích protokol sběrnice I2C mezi zdrojem a cílem. (Není to však omezeno na I2C.) Master I2C může číst a zapisovat na všechny podřízené jednotky na druhé straně čipové sady FPD-Link III, která je efektivně transparentní pro komunikaci I2C master a slave. Například to umožňuje jednotkám infotainmentu ovládat a konfigurovat displeje a jednotkám zpracování obrazu ovládat a konfigurovat kamery pomocí stejného kabelu krouceného páru jako datový přenos.

Společnost Digital Content Protection LLC schválila v roce 2009 společnost FPD-Link III jako rozhraní s velkou šířkou pásma pro přenášení obsahu, jehož vlastník požaduje zabezpečení HDCP . Toto schválení umožňuje čipovým sadám FPD-Link III zahrnout vysoce důvěrné klíče HDCP a stavové automaty k šifrování obsahu. Integrovaný ovládací kanál v čipových sadách FPD-Link III zjednodušuje protokoly výměny klíčů mezi zdrojem a cíli, které ověřují, že je cíl zabezpečený.

Další nová funkce, FPD-Link III přestává používat technologii LVDS a pro sériové vysokorychlostní signály používá pouze CML . To mu umožňuje snadno pracovat při rychlostech dat vyšších než 3 Gbit / s na kabelech delších než 10 m. Další výhodou pro používání CML je schopnost pohonu koaxiálním kabelem. Technologie CML funguje dobře při řízení jednoho vodiče v koaxiálních kabelech. Vzhledem k tomu, že koaxiální kabely jsou velmi dobré při řízení impedance a šumu, snižují potřebu diferenciální signalizace, která lépe snáší impedanční diskontinuity a rušení šumem.

Další přidanou výhodou pro FPD-Link III je adaptivní ekvalizace zabudovaná do deserializátoru. Vstupní signál do deserializátoru má obvykle sníženou integritu. To obvykle vyplývá z interference mezi symboly (ISI) v důsledku ztráty kabelu. Adaptivní ekvalizér dokáže vycítit špatný signál a obnovit jeho původní integritu. Tato funkce je užitečná v každé aplikaci, kde se kabel může lišit v délce, provozní teplotě a vlhkosti, protože tyto proměnné ovlivňují ISI vyplývající z efektu nízkoprůchodového filtru kabelu.

Viz také

Reference

externí odkazy