DVI接口应用系统的具体实现

0引言

目前，模拟接口已成为台式显示器的标准，但是PFD显示器的流行需要完全数字化的接口，这是因为对于平板显示器来说，模拟接口是完全不必要的，而数字接口不必调整时钟和相位，并且具有信号传输无损失的优点。随着数字平板显示器的推广，对数字图形连接的需要就变得明朗了。由数字显示工作组（DDWG）合作提出的DVI数字视频接口标准就很好地解决了上述问题，而且还兼容了传统的VGA接口、DVI接口，是目前极具发展前途的一种PC机视频接口标准。

1 DVI接口体系

DVI主要基于TMDS （Transition MinimizedDifferential Signaling，转换最小差分信号）技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8 bit数据（R、G、B中的每路基色信号）通过最小转换编码为10bit数据（包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等），并在DC平衡后，采用差分信号传输数据。它比LVDS、TTL具有更好的电磁兼容性能，可用低成本专用电缆实现长距离、高质量数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。

DVI数字信号传输有单连接（Single Link）和双连接（Dual Link）两种方式。采用单连接时，仅用图1所示的通道1、2、3传输，其传输速率可达4.9 Gbps，双连接则可达9.9 Gbps.

2 DVI接口的应用

DVI应用系统的一般构成框图如图2所示。其中DVI接口是图形卡的DVI输出；TFP401A作为TMDS信号的接收芯片，是整个接收系统的核心；AT2402是ATMEL公司的I2C串行总线存储器，用来存储EDID数据。

DVI接口的TMDS链路发送器一般由显示控制芯片直接集成。具有DVI功能的显示适配器均己集成到TDMS发送器，且性能一般可满足DVI1.0规范；以ATI公司的显示控制芯片为核心的显卡，一般由板载Silicon Image公司的Si1164芯片负责TDMS信号发送。DVI接口的TDMS接收器以及信号解码才是应用中最重要的。本文介绍的是以TFP401A为核心的TDMS接收系统。

2.1 TFP401A接收器的功能结构

TFP401A是TI公司PanelBus平板显示产品系列中的一种TDMS信号接收芯片。它采用先进的0.18μm EPIC-5TMCMOS处理工艺，使用1.8 V核心电压和3.3V I/O电压，具有低噪声和低功耗特性，其PowerPADTM封装技术可保证芯片工作的热稳定性。它以LCD桌面显示器为主要应用对象，也可以应用于其它高速数字视频应用场合。

TFP401A的主要功能如下：

◇支持SXGA（1280 X 1024，80 Hz）像素，时钟最高可到112 MHz；◇支持24位（224=16.7 M）真彩色（1pixel/clock或2pixel/clock）；◇内有用激光精密工艺制造的终端阻抗匹配电阻；◇采用4倍过采样技术；抖动抑制可以达到1 pixel/clock；◇具有行同步信号抖动抑制功能。

TFP401A的具体引脚信号可参见数据手册，其内部结构与功能如图3所示，其中输入的RX（2～0）+-和RXC+-为来自主机的经过串并转换编码的4路TMDS信号，而其输出的信号主要有奇、偶象素信号（QE[0：23]、QO[0：23]），象素时钟ODCK、象素有效DE、行/场同步（HSYN/VSYN）和同步检测SCDT等。

TFP401A通过检测DE信号的状态变化来确定链路的激活状态。当106个像素时钟过后，如果DE状态未发生变化，则认为链路未激活，此时系统输出SCDT=0.在SCDT=0的情况下，如果发现在1024个像素时钟内，DE信号有两次转变，则认为链路已激活，此时SCDT=1.器件的同步检测指示信号端（SCDT）可以直接和其输出驱动器电源控制端（PDO）相接，这样就可让芯片自动根据TMDS链路的激活情况来管理输出驱动器的电源供给，TFP401A提供的PD端可用来控制整个芯片的电源供给该端是系统级电源管理控制端，设计时一般不推荐直接和芯片SCDT端相接。

2.2 TFP401A的输出控制信号连接

TFP401A的输出控制信号端CTL1、CTL2、CTL3、VSYNC、HSYNC、DE一般应当用施密特触发器作为输出驱动，以保证低电压差分信号能够很好的传输到下一级器件。设计时可以采用SN74LV14A来完成此功能。输出的地址的数据信号要有足够强的驱动能力，这就需要在传到信号处理电路之前加以驱动。木设计是通过缓冲驱动芯片74F244来增加驱动能力的。

2.3 TFP401A芯片的供电与退耦

基于TFP401A的系统主要分成模拟比较器、锁相环回路（PLL）、数字电路和输出信号驱动器四部分电路。其中PLL环路内部的VCO（压控振荡器）对电源的波动最为敏感，又因它要为电路提供基准时钟，所以PLL对供电要求最高；其次是模拟比较器；数字电路对供电要求相对较低，但是耗电最大。在TI公司提供的TFP401A应用指南中，电源采用统一供电，4路电源采用4个电感进行隔离，但这会使电路的体积和重量变大，而且电感的存在也会对模拟电路造成干扰。因此，在不需要严格控制成本的情况下，推荐采用如图4所示的供电方法，即用2块TPS7333Q分别为模拟和数字电路供电。TPS7333Q为低压差线性稳压电路，具有较高的电源噪声抑制能力，可为芯片提供3.3 V供电电压。AVDD、PVDD分别为模拟回路的比较器电源和PLL电源；OVDD、DVDD分别为数字回路的输出驱动电源和数字供电电源。通过对模拟和数字分开供电，并对供电要求较高的电路再串一级较小的电感来进一步平滑电源波纹，可大大降低电路体积并提高供电质量。