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便携式设计的高速视频总线设计挑战

作者:时间:2010-08-02来源:网络收藏

IT产品和
处理器和ASIC厂商一直面临控制设备管脚数的问题,序列相互连接能让管脚数减少,这点极具吸引力。Intel率先采用DVO输出而淘汰GPU输出并行,使得宽度减少将近50%。接着,Intel推出真正只需运用四条差动线路的串行接口SDVO。


图像处理产业的一个重大瓶颈是显示器面板输入。如今几乎所有大型图像面板(指德州仪器的 FlatLink或National Semiconductor的PanelLink)都采用7:1数据压缩比的LVDS序列器。笔记本电脑显示器面板主要采用18位/像素的色彩分辨率。其中,使用三个差动数据线路和一条频率线路,将数据和其他三个同步信号传输至面板。监视器和电视面板需要各像素具有24位、30位甚至高达48位的色彩分辨率。这通常会运用相同的7:1 LVDS串行化技术,LVDS通道的数量也会从四个差动对随之增加为五对、六对或七对。


显示器面板有不同的色彩分辨率(16位和48位),也有不同的屏幕分辨率(QVGA和FHD)。不断提高的面板分辨率能够转换为更为快速的像素时钟速率,而且需要更多的数据处理量。LVDS序列器能够以大约135MHz的像素频率速度达到最大的数据传输速率。为了达到更快速的时钟速率,像素传输可区分为奇、偶像素数据,并透过两个平行LVDS联结进行传输。目前最大的电视使用多达32个差动信号对,使得像素时钟速率达到540MHz成为可能,而处理如此大量的LVDS信号让EMI处理变得极具性。虽然7:1 LVDS串行化架构被明确地限定为技术层级,不过仍相当受到欢迎,有多种途径可取得这项技术。


使用7:1 LVDS SERDES作为内部接口时,数字接口(DVI)则成为外部连接设备的对应。进行串行化之前,会先将数据编码。其中,采用的编码机制是最小化传输差动信号(TMDS),这是Silicon Image所研发的技术。TMDS不只提供AC平衡信号,而且能够在提高时钟速率时降低数据线路的EMI。第三项类似的技术是高画质多媒体接口(HDMI),HDMI将 DVI概念予以延伸,在TMDS信号加入音频和数据加密。LVDS串行化、DVI和HDMI都有一个重大的缺陷,就是像素频率信号与数据为并行传输。由于接收器使用此频率信号进行数据复原(DLL),使得联结的设定和控制时间变得极为重要,对于内建信号歪斜修正(deskew)功能的接收器,甚至会降低其最大数据传输速率。


将时钟信号嵌入数据的序列器技术能够达到最高的数据传输速率,THine的V-by-One便是其中一例,然而专属性解决方案限制了这一技术的使用。DisplayPort(DP)成为未来PC业界优先采用的显示相互连接方式。DP是一种结合历史经验的开放技术,扩充性相当高,而且使用8B10B编码,具备数据扰频(data scrambling)、SSC、信道间信号歪斜修正及嵌入式计时等功能。DP能够提供低功耗且高处理量的低 EMI 视频接口。从去年起直接驱动显示器已开始采用DP,并且逐渐取代笔记本电脑的LVDS显示连接。


在2007年时,消费性电子产业对iPhone的成功以及UltraMobilePC激增的销售佳绩感到震撼,这些产品都是采用移动处理器来支持低功耗的PC引擎。显示器面板厂商如今正借由动态背光源的运用及OLED显示技术的提升来开发可降低功耗的解决方案。能够驱动大型彩色笔记本电脑面板的行动处理器即将实现,不过这让行动处理器人员不易选择正确的视频接口,因为驱动手机HDMI的需求正日益增加,而且DSI、HDMI、LVDS SERDES和DP之间开始出现相互重叠的现象。


另外,透过光纤及无线连接进行视频传输的需求出现。不只影像画面需要无线连接,壁挂式超薄型LCD电视也同样需要。透过现有的设备并利用MPEG译码来传输经过压缩的视频实属不易,尤其在大型电视屏幕上播放电影和视频更是如此。以往只有并行可用,如今大多数视频架构仍然使用低串行化密度,并维持像素频率与资料的平行。现在,改用频率嵌入于数据的完全优化序列联机终于开始出现,透过适应接收器的等化和传输预加重技术(transmit pre-emphasis)的使用,线路的数量将可进一步减少。

未来趋势如何变化
电视产业中Full HD高画质屏幕的发展趋势不容小觑,而且一般人都很乐意透过大型屏幕与朋友分享个人设备中的内容。之前,18位色彩和QVGA分辨率被误认为对低功耗产品已经绰绰有余,如果忽视3D电影近期的成长或3D DLP电视的商业量产上市,将错过这一发展趋势。例如,梦工厂电影制作公司(DreamWorks)已定立多项计划,从2009年开始就以3D方式制作所有新电影。3D图像处理需要加倍的数据处理量,以及更进阶的信号处理技术。全像技术(holographic techniques)使得人员能够制作出具有影像投影功能的眼镜,不只质量轻,而且外型美观,显示袖珍型影像投影技术如今已逐渐实现。另外,目前已首度证实,笔记本电脑的电池供电可支持30英寸的投影,这一尺寸的屏幕需要高于VGA等级的分辨率。


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