Високоскоростен интерфейс LVDS: описание и приложение

Средствата за техническа организация на комуникациите в момента са от най-голям интерес за ИТ индустрията. Това се проявява в развитието на безжичните системи, и по принцип попълването на електронни устройства с възможност за комуникация с други технологии, които преди няколко години, и езикът не е отишло. Но традиционните физически канали за предаване на данни също не са налице. Например, концепцията за LVDS (нисковолтова диференциална сигнализация) се основава на принципите на предаване на нисковолтови сигнали по няколко диференцирани канала. Този начин на организиране на автобусните трансмисии се отличава с висока ефективност и в същото време не струва много.


Обща информация за интерфейса

Отхвърлянето на безжичните технологии в полза на класическите канали все още има значителни ползи. Въпросът не е дори в стабилността на предаването на данни, а в скоростта и непретенциозното по отношение на услугата. Що се отнася до динамиката, такава линия е в състояние да осигури 400-600 Mbps за всяка усукана двойка. Технологията LVDS се появи като отговор на исканията за трансфер на информация на далечни разстояния. Но значителната му разлика от алтернативните методи се превърна в необичайна схема на разклоняващи се контури. В края на краищата, какво е LVDS от гледна точка на техническа и строителна реализация? Това е набор от диференцирани кабелни канали, предназначени за обмен на данни между устройства и чипове. Самата хардуерна част не подлежи на стандартизация. може биПриложеното оборудване по принцип е достъпно за интегриране на интерфейса. Но лидерите не са нещо, което надхвърля настоящата спецификация. Освен това, паралелните линии могат да се основават на остарели проводници без оптични мрежи. Същността на технологията е в начина на организиране на тези канали.


Диференциалните сигнали имат малък обхват на чувствителност от 250 до 450 mV. И в контекста на разглеждане на параметрите на линиите за предаване на данни, все още е невъзможно да се пренебрегне източникът на информация, с която работи интерфейсът на LVDS. Описанието на крайните устройства може да се изрази под формата на предаватели, които се изпълняват като токови превключватели. Това оборудване осигурява независимостта на скоростта на обработка на сигнала от основното напрежение в линията. Въз основа на гореизложеното могат да се направят два междинни изхода на системата LVDS:
  • В процеса на пренос на данни се приема малка скорост на сигнала по отношение на параметрите на чувствителността.
  • Излъчването се извършва с поток от характер.
  • На практика работата на интерфейса означава, че системата ще може да поддържа висока скорост дори при ниска мощност. На конкретните цифри, теоретичната скорост ще бъде 1923 Mbit /s, но производителите на готови решения все още препоръчват съответствие с нивото от 655 Mbps.

    Характеристики на разпределението на диференциалните канали

    Първо, трябва да се помисли какъв е в основата си диференциален сигнал. Това е начин за прехвърляне на данни по електрически мрежи с помощта напротивофазни линии. Съгласно правилата за организиране на такива канали, сигналът се предава под формата на диференциална двойка, в която всеки поток има свой собствен проводник. В този случай се осигурява инверсия - тоест, в една двойка се включват два сигнала с различни знаци. Най-евтиният начин за внедряване на тези двойки е използването на усукани проводници, но също така е позволено да се използват twinxial кабели и директна декомпресия на печатната платка. Тук е важно да се подчертае, че LVDS приемникът реагира точно на разликата между двойките сигнали, а не на разликата между потенциала на заземяване и конкретния проводник.
    Диференциалните двойки също имат специален дизайн. В схеми LVDS сигналите са обозначени като RX (0-3), RXC и др. Изходният сигнал CLK показва честотата на пикселите, като също така определя спектъра на R /G /B сигналите на предавателя. На практика интерфейсът на диференциалните канали може да се използва за предаване на 18 и 24 битов цвят. В това отношение, системата LVDS е най-близкият TMDS интерфейс, но не разграничава отделните диференциални двойки. С други думи, за всяка двойка е възможно да присвои сигнали към определен цветови спектър. Особено внимание заслужава и диференциране като начин за прехвърляне на управляващи потоци. В този случай сигналите предават информация със специфични схеми и конфигурации. Например, широко се използват сигналите на синхронизацията на кадрите и линиите, както и каналите, които предават информация за корекцията на данните. Възможно ли е обаче да се комбинират не само различни двойки с различни данни, но и групи сигналисе различават по вид на посочената информация? Това зависи от крайния приемник, с който работи интерфейсът на LVDS? Описание на принципа на обработка на такива данни могат да бъдат представени по следния начин:
  • Предавателят на Shift register взема няколко групи информация от различни диференциални двойки.
  • Приемникът преобразува формата на данните.
  • Контролната платка преразпределя потоците отново, като подчертава целевата информация.
  • Интерфейсът на тунера настройва хардуерната настройка или извежда сигнал към областта за възпроизвеждане.
  • Определение на качеството на сигнала

    Работата на системи, базирани на LVDS, се характеризира с скорост и обхват на предаване на информация. Това са основните качествени показатели, които зависят от оперативния потенциал на дадена линия. В идеалните условия за използване на канала няма външни пречки и съответно се достигат максимално възможните параметри на скоростта и обхвата без ограничения. Но тъй като на практика такива условия не се срещат, при проектирането и поддръжката на LVDS-интерфейси е необходимо да се оцени тяхното качество.
    Най-често срещаните методи за анализиране на диференциалните линии са чертежите на диаграмата на окото. По-специално, той ясно показва нивото на изкривяване на сигнала. Има и количествена оценка, изразена чрез т. Нар. Процент на тремор. В комплекса и двете характеристики сочат към степента на разсейване на фотоните, която се определя от няколко фактора. Основната се нарича интерсиметрична интерференция, определяща затихването на сигнала и неговата честотна неравномерност. Също така каналиСамото предаване на данни може да повлияе един на друг. Това се отнася за съседни линии с нискокачествена изолация. Можете да минимизирате такива смущения, като извършвате картографиране на следи.

    Състав на канала

    Пълна линия в системата LVDS се формира от предавател и свързваща инфраструктура, която осигурява комуникация между източника на информацията и приемника. Максималната скорост в този канал е 622 Mbps, при условие че е по-близо до стандартната конфигурация. Свързващата среда се състои от печатна платка и кабелна система. Освен това се допускат и варианти, при които един от компонентите може да липсва. Но в този случай интерфейсът на LVDS ще бъде ограничен до обхвата и скоростта на предаване на информация, независимо от въздействието на външни фактори. Печатната платка служи като основа за инсталиране на приемник или предавател. В работата на системата участва и интеграцията на крайни вериги, съединители за свързване на функционални компоненти и друго спомагателно оборудване. Основното условие на комплексната операция е взаимното съответствие на всичките му елементи, което ще бъде характеристика на техническата възможност за тяхното монтиране на печатните платки. Проверка за грешки при избора на компоненти за LVDS канала се извършва на етапа на тестване. Вече на практика, след въвеждането на системата в работния процес, премахването на несъвместимостта чрез средства може да изисква големи финансови разходи и технически ресурси.

    LVDS кабели и съединители

    Свързаната инфраструктура се основава на водещи вериги исредства за осигуряване на възможността за тяхното свързване. В диференциалния интерфейс се препоръчва да се използва симетрична усукана двойка. Такъв кабел ще осигури оптималните характеристики на сигнала благодарение на поддържането на постоянно съпротивление (около 100 ома) и съответствието на ефекта на проводниците на края на приемника. В същото време LVDS кабелът и неговите параметри не са строго регулирани. Изключения могат да се отнесат към определени работни показатели на проводника, конфигурацията на повредата по точките за контакт и т.н. Изборът на кабел много зависи от специфичните изисквания на системата. Например разстоянието до 50 см позволява използването на почти всички видове проводящи среди. Желателно е да се обслужват няколко стандарта CAT3-5 на разстояние до 10 cm. Скоростта на такава инфраструктура ще бъде до 400 Mbps. Съединителите, използвани за създаване на LVDS-връзки, също се избират въз основа на проектните изисквания на системата. Но в почти всеки случай акцентът е върху възможността за обслужване на високоскоростния канал за предаване на данни, като се вземат предвид електромагнитното излъчване и външните насоки. Особено внимание се обръща на разположението на линиите върху контактите. Входният интерфейс може да има различни конфигурации на съединители, които се различават по дължина и потенциална величина на изкривяване. Конструкцията на линиите изисква използването на заключенията на съответните проводници на една двойка. Това ще ви позволи да балансирате скоростта с оптимизацията на смущенията чрез допълнителни средства.
    На практика създаването на диференциални канали с конектори е един от ключовите технически параметриТерморегулаторите действат. Важно е да се има предвид, когато свързвате крайния приемник с матрици. 30-пиновите интерфейси могат да се използват на основно ниво на производителност. Но модерните устройства, които налагат все по-високи изисквания за честотна лента, се ръководят от 40-пиновия LVDS. Този конектор може да бъде един и два канала - този нюанс трябва да се има предвид и при подреждането на връзката.

    Управление на потока от данни

    За ефективно използване на диференциалните канали не е достатъчно да се изберат подходящите функционални компоненти. Задачата за рационализиране на данните се решава на етапа на разработване на конфигурацията на високоскоростните линии. Дизайнерът изгражда платформа с индивидуални предаватели, понякога използвайки сериализиращи чипове. Това са специални сигнални преобразуватели, които осигуряват паралелно последователно разпределение. От друга страна, в края на приемника е инсталиран десериализатор, той изпълнява обратната трансформация - от серийно паралелно състояние. Използването на сериализатори на практика ви позволява да оптимизирате честотата на високоскоростния канал до стойностите, приемливи за целевото устройство. Методът за управление на информационния поток се използва и чрез интегриране на приемници и предаватели. Например, Xilinx вгражда няколко пристанища в програмируем интерфейс LVDS, за да поддържа компоненти от един и същи стандарт. Това решение има значително предимство в оптимизирането на дизайна на устройството, което улеснява изграждането на целевата архитектура на каналитеотчитане на необходимите показатели за скорост, независимо от въвеждането на външния интерфейс.

    Прилагане на LVDS

    Развитието на технологиите се дължи на увеличените изисквания за предаване на видео информация. Конфигурацията на каналното устройство на този диференциален интерфейс е най-подходяща за обслужване на офис и домашно оборудване, което работи с фото, видео, 3D графика и други мултимедийни материали. Освен това компютрите и дистрибуторите на мрежи, както и сателитните комуникационни системи могат да служат като крайни устройства. Това означава, че интерфейсът на LVDS и неговото приложение могат да бъдат наречени универсални от гледна точка на възможностите за интеграция в съвременните системи за предаване и обработка на цифрова информация. Най-често използваната технология е комбинацията от монитори от компютъра и други източници на информация. Например за LCD панели с висока разделителна способност се използват LVDS шини с ниска консумация на енергия, но с широка честотна лента.
    За организирането на високоскоростни потоци от данни с помощта на чипове, които могат да преобразуват данни в 21-48 бита под многоканалната LVDS система с последващ изход към часовника. Такива конфигурации се използват за обслужване на супер-бързи сървъри и рутери. Като цяло можем да кажем, че диференциалното сигнализиране с ниско напрежение е подходящо за многоточкови системи, чиито компоненти трябва да бъдат координирани от различни краища на предаване на информация. Някои LVDS конвертори намират своето място в индустрията, като говорятформата на бутоните за случайни данни.

    LVDS система в монитори и матрици

    Стандартизираните интерфейси за свързване на устройства за видео възпроизвеждане като основен функционален компонент са само приставки. Достатъчно е да се изберат оптималните характеристики на входа ще бъдат организирани от свързващата линия. При избора на конектора за конкретно оборудване се вземат предвид следните характеристики:
  • Разделителната способност на монитора или матрицата.
  • Размер на екрана.
  • Честотни рамки и др.
  • Гореспоменатите терморегулатори например зависят до голяма степен от диагонала. Така, 8-инчов LVDS интерфейс може да бъде вкаран в инфраструктурата с помощта на 20-пинов контактор. Нарастващите контакти могат да се появят не само от централната страна, но и от страните. Обикновено такива "пяни" изпълняват функцията на заземяване.
    Добре проектираният интерфейс осигурява напрежение за компонентите на матрицата, което също варира в зависимост от размера на екрана. Обикновено първоначалната стойност от 33 е достатъчна за 15-инчови устройства и по-малко. Стандартът на 12 подава матрицата на 19 инча и т.н. При свързване могат да се въвеждат и предаватели с приемници. В съвременните панели те се изпълняват като микросхеми, но понякога са включени в структурата на скалерите, т.е. контролерите на интерфейса LVDS. Свързващите вериги с това допълнение изискват използването на 30-пинов конектор. Разпределението на сигналите чрез "пинове" ще предскаже класификацията в три основни групи:
  • VCC - захранващо напрежение.
  • VSS - заземяване.
  • RX -входът е един от диференциалните двойки.
  • Предимства на използването на LVDS системи

    Едно от основните предимства на този интерфейс е лесното управление, координация и превключване. Повечето съвременни високоскоростни линии включват използването на специални материали за извършване на едни и същи кабели и за наблюдение на сигнали. В случая на диференциалните канали се използват най-простите стандарти, които също разширяват възможностите за използване на технологията. Типичната матрица за лаптоп, базиран на LVDS, може да осигури бързо превключване на предавателя до пределно ниво на изпълнение с увеличаване на скоростта на обработка на сигнала. В същото време разходите за енергия се съхраняват при ниски или средни нива за конкурентни линии за предаване на данни. Оптимизацията в тази част се постига чрез намаляване на разсейващата мощност на товара - не повече от 12 mW при импеданс от 100 ома. Някои производители на компоненти за LVDS също се фокусират върху статистическата консумация на енергия. Икономическият фактор е привлекателен и по отношение на разходите за компонентите, от които се формира инфраструктурата. Използването на една и съща усукана двойка, за разлика от фибри и доста несравнимо за сметка на покупката и разходите за поддръжка. Част от ползите се дължи на използването на метода на диференциалния превод като такъв. Възможно е да се подчертае простотата на схемите за предаване на информация и ниската чувствителност към смущения. Разбира се, ако не вземете предвид радиацията в съседни тясно разположени канали. неИнтерфейсът LVDS е критичен и чувствителен при работа в силни магнитни полета. Корекцията на фронтоните не влияе на качеството на предаването, така че шумът се съхранява в разумни граници.

    Заключение

    Архитектурата на повечето готови решения на технологичната платформа LVDS е различна по отношение на производителност, икономичност и гъвкавост по отношение на функционалните промени в конфигурацията. Тази комбинация от положителни характеристики се постига чрез комбиниране на най-добрите характеристики на традиционния паралелен интерфейс (в най-новите версии - цифрови) и принципите на серийното свързване. В резултат на намаляване на броя на проводниците, позволявани да се използва системата в компактни устройства, които изискват в същото време да се поддържа висококачествен излъчван сигнал. Всъщност, матрицата за лаптоп, базирана на LCD контролери, демонстрира пълната гама технологични предимства. Разработването на такива решения днес са компании като Samsung, Philips, HP и др. Изпълнението на работния процес може да се извърши самостоятелно, което често се прави от домашни строители с LCD панели. В този случай ще ви е необходим основен набор от функционални компоненти с кабела, конектора, чипа на контролера и крайните устройства. Но, както показва практиката, постигането на такава висока пропускателна способност е възможно само в редки случаи. Осъзнавайки това, производителите на компоненти на LVDS създават специални линии с готова инфраструктура за предаване на сигнали, която може да се интегрира във всяка мултимедийна инсталация - най-важното е да се свържат правилно основните техническинастройки. Що се отнася до интерфейсните проблеми от типа по принцип, може да има външни бариери, но тези фактори са сведени до минимум чрез включване на изолационни и екраниращи системи. Те могат да бъдат интегрирани като допълнително допълнение и като основен функционален елемент.

    Свързани публикации