lvds液晶屏幕接口详解

./1．LVDS输出接口概述液晶显示器驱动板输出的数字信号中,除了包括RGB数据信号外,还包括行同步、场同步、像素时钟等信号,其中像素时钟信号的最高频率可超过28MHz。采用TTL接口,数据传输速率不高,传输距离较短,且抗电磁干扰〔EMI能力也比较差,会对RGB数据造成一定的影响；另外,TTL多路数据信号采用排线的方式来传送,整个排线数量达几十路,不但连接不便,而且不适合超薄化的趋势。采用LVDS输出接口传输数据,可以使这些问题迎刃而解,实现数据的高速率、低噪声、远距离、高准确度的传输。那么,什么是LVDS输出接口呢？LVDS,即LowVoltageDifferentialSignaling,是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司〔美国国家半导体公司为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅〔约350mV在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输,即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口,可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit／s的速率传输,由于采用低压和低电流驱动方式,因此,实现了低噪声和低功耗。目前,LVDS输出接口在17in及以上液晶显示器中得到了广泛的应用。2．LVDS接口电路的组成在液晶显示器中,LVDS接口电路包括两部分,即驱动板侧的LVDS输出接口电路〔LVDS发送器和液晶面板侧的LVDS输入接口电路〔LVDS接收器。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出的17L电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号,然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆〔排线将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器,LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号,送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。图1所示为LVDS接口电路的组成示意图。图1LVDS接口电路的组成示意图在数据传输过程中,还必须有时钟信号的参与,LVDS接口无论传输数据还是传输时钟,都采用差分信号对的形式进行传输。所谓信号对,是指LVDS接口电路中,每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号〔正输出端和负输出端。需要说明的是,不同的液晶显示器,其驱动板上的LVDS发送器不尽相同,有些LVDS发送器为一片或两片独立的芯片〔如DS90C383,有些则集成在主控芯片中〔如主控芯片gm5221内部就集成了LVDS发送器。3．LVDS输出接口电路类型与TTL输出接口相同,LVDS输出接口也分为以下四种类型：〔l单路6位LVDS输出接口这种接口电路中,采用单路方式传输,每个基色〔即RGB三色中的其中任何一种颜色信号采用6位数据〔XOUT0＋、TXOUT0－,TXOUT1＋、TXOUT1－,TXOUT2＋、TXOUT2－,共18位RGB〔6bitX3〔RGB3色数据,因此,也称18位或18bitLVDS接口。此,也称18位或18bitLVDS接口。〔2双路6位LVDS输出接口这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用6位数据,其中奇路数据为18位,偶路数据为18位,共36位RGB数据,因此,也称36位或36bitLVDS接口。〔3单路8位1TL输出接口这种接口电路中,采用单路方式传输,每个基色信号采用8位数据〔XOUT0＋、TXOUT0－,TXOUT1＋、TXOUT1－,TXOUT2＋、TXOUT2－,TXOUT3+,TXOUT3-,共24位RGB数据<8bitX3>,因此,也称24位或24bitLVDS接口。〔4双路8位1TL输出位接口这种接口电路中,采用双路方式传输,每个基色信号采用8位数据,其中奇路数据为24位,偶路数据为24位,共48位RGB数据,因此,也称48位或48bitLVDS接口4．典型LVDS发送芯片介绍典型的LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种,下面简要进行介绍。〔1四通道LVDS发送芯片图2所示为四通道LVDS发送芯片〔DS90C365内部框图。包含了三个数据信号〔其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS通道和一个时钟信号发送通道。图24通道LVDS发送芯片内部框图4通道LVDS发送芯片主要用于驱动6bit液晶面板。使用四通道LVDS发送芯片可以构成单路6bitLVDS接自电路和奇／偶双路6bitLVDS接口电路。〔2五通道LVDS发送芯片图3所示为五通道LVDS发送芯片〔DS90C385内部框图。包含了四个数据信号〔其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号IIS、场同步信号vs通道和一个时钟信号发送通道。图35通道LVDS发送芯片内部框图五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用五通道LVDS发送芯片主要用来构成单路8bitLVDS接口电路和奇／偶双路8bitLVDS接口电路。〔3十通道LVDS发送芯片图4所示为十通道LVDS发送芯片〔DS90C387内部框图。包含了八个数据信号〔其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS通道和两个时钟信号发送通道。图4十通道LVDS发送芯片内部框图十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用十通道LYDS发送芯片主要用来构成奇／偶双路8bitLVDS位接口电路。在十通道LVDS发送芯片中,设置了两个时钟脉冲输出通道,这样做的目的是可以更加灵活的适应不同类型的LVDS接收芯片。当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片时,只需使用一个通道的时钟信号即可；当LVDS接收电路使用两片五通道LVDS接收芯片时,十通道LYDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片提供单独的时钟信号。5．LVDS发送芯片的输入与输出信号〔1LVDS发送芯片的输入信号LVDS发送芯片的输入信号来自主控芯片,输入信号包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号三大类。①数据信号：为了说明的方便,将RGB信号以及数据选通DE和行场同步信号都算作数据信号。在供6bit液晶面板使用的四通道LVDS发送芯片中,共有十八个RGB信号输入引脚,分别是R0～R5红基色数据〔6bit红基色数据,R0为最低有效位,R5为最高有效位六个,G0～G5绿基色数据六个,B0～B5蓝基色数据六个；一个显示数据使能信号DE〔数据有效信号输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚。也就是说,在四通道LYDS发送芯片中,共有二十一个数据信号输入引脚。在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS发送芯片中,共有二十四个RGB信号输入引脚,分别是红基色数据R0～W〔8bit红基色数据,R0为最低有效位,R7为最高有效位八个,绿基色数据G0～G7八个,蓝基色数据B0～B7八个；一个有效显示数据使能信号DE〔数据有效信号输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚；一个各用输入引脚。也就是说,在五通道LVDS发送芯片中,共有二十八个数据信号输入引脚。应该注意的是,液晶面板的输入信号中都必须要有DE信号,但有的液晶面板只使用单一的DE信号而不使用行场同步信号。因此,应用于不同的液晶面板时,有的LVDS发送芯片可能只需输入DE信号,而有的需要同时输入DE和行场同步信号。②输入时钟信号：即像素时钟信号,也称为数据移位时钟〔在LVDS发送芯片中,将输入的并行RGB数据转换成串行数据时要使用移位寄存器。像素时钟信号是传输数据和对数据信号进行读取的基准。③待机控制信号〔POWERDOWN：当此信号有效时〔一般为低电平时,将关闭LVDS发送芯片中时钟PLL锁相环电路的供电,停止IC的输出。④数据取样点选择信号：用来选择使用时钟脉冲的上升沿还是下降沿读取所输入的RGB数据。有的LVDS发送芯片可能并不设置待机控制信号和数据取样点选择信号,但也有的除了上述两个控制信号还设置有其他一些控制信号。〔2LVDS发送芯片的输出信号LVDS发送芯片将以并行方式输入的TTL电平RGB数据信号转换成串行的LVDS信号后,直接送往液晶面板侧的LVDS接收芯片。LVDS发送芯片的输出是低摆幅差分对信号,一般包含一个通道的时钟信号和几个通道的串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号的形式进行输出,因此,输出信号为两条线,一条线输出正信号,另一条线输出负信号。①时钟信号输出：LVDS发送芯片输出的时钟信号频率与输入时钟信号〔像素时钟信号频率相同。时钟信号的输出常表示为：TXCLK＋和TXCLK－,时钟信号占用LVDS发送芯片的一个通道。②LVDS串行数据信号输出：对于四通道LVDS发送芯片,串行数据占用三个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－,TXOUT1＋、TXOUT1－,TXOUT2＋、TXOUT2－。对于五通道LVDS发送芯片,串行数据占用四个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－,TXOUT1＋、TXOUTI－,TXOUT2＋、TXOUT2－,TXOUT3＋、TXOUT3－。对于十通道LVDS发送芯片,串行数据占用八个通道,其数据输出信号常表示为TXOUT0＋、TXOUT0－,TXOUT1＋、TXOUT1－,TXOUT2＋、TXOUT2－,TXOUT3＋、TXOUT3－,TXOUT4＋、TXOUT4－,TXOUT5＋、TXOUT5－,TXOUT6＋、TXOUT6－,TXOUT7＋、TXOLT7－。如果只看电路图,是不能从LVDS发送芯片的输出信号TXOUT－、TXOUT0＋中看出其内部到底包含哪些信号数据,以及这些数据是怎样排列的〔或者说这些数据的格式是怎样的。事实上,不同厂家生产的LVDS发送芯片,其输出数据排列方式可能是不同的。因此,液晶显示器驱动板上的LVDS发送芯片的输出数据格式必须与液晶面板LVDS接收芯片要求的数据格式相同,否则,驱动板与液晶面板不匹配。这也是更换液晶面板时必须考虑的一个问题。专家点拔LVDS发送芯片在一个时钟脉冲周期内,每个数据通道都输出7bit的串行数据信号,而不是常见的8bit数据,如图5所示图5LVDS接口电路在一个时钟脉冲周期内传输7bit数据〔3LVDS发送芯片输出信号的格式LVDS发送芯片输出信号的格式,即LVDS发送芯片输入的RGB数据,以及行同步信号HS、场同步信号VS、有效显示数据使能信号DE在各个输出通道中数据位的排列顺序。由于几个大的LYDS芯片生产厂家制定了不同的标准,因此,存在着几种不同的LVDS发送芯片数据输出格式,在更换液晶显示器驱动板或更换液晶面板时,必须弄清LVDS接口液晶面板所要求的LVDS信号格式,使液晶显示器驱动板侧LVDS发送芯片的输出数据格式与液晶面板LVDS接收芯片所要求的数据格式相同。①单路6bitLVDS发送芯片数据输出格式：单路6bitLVDS发送电路使用四通道LVDS发送芯片,输出信号格式如图6所示。图6单路6bitLVDS发送芯片数据输出格式图6中NA的意思是未使用。此例为控制信号仅使用DE的模式,未使用行同步信号HS和场同步信号VS。关于DE、IIS、VS信号的使用问题,将在第9章进行介绍。当控制信号为DE＋行场同步信号模式时,图中的两个NA更换为场同步信号VS和行同步信号HS。②双路6bitLVDS发送芯片数据输出格式：双路6bitLVDS发送电路使用两片四通道LVDS发送芯片,输出信号格式如图7所示。图7双路6bitLVDS发送芯片数据输出格式从图7中可以看出,双路6bitLVDS发送芯片数据输出格式与单路6bitLVDS发送芯片数据输出格式是相同的,只不过一路传送奇数像素RGB数据,另工路传送偶数像素RGB数据。OR0、OR1、…中的"O"代表奇数像素,ER0、ER1、…中的"E"代表偶数像素。③单路8bitLVDS发送芯片数据输出格式：单路8bitLVDS发送电路使用五通道LVDS发送芯片,输出信号格式有多种,下面只介绍其中的两种。图8所示是其中的一种输出信号格式。图9所示是产生这种数据信号格式的电路接法。图8单路8bitLVDS发送芯片数据输出格式之一图9所示数据输出格式的电路接法图10所示为单路8bitLVDS发送芯片的另一种数据输出格式。图10单路8bitLVDS发送芯片数据输出格式之二图11所示格式中的控制信号仅使用DE模式,当控制信号为DE＋行场同步信号模式时,第二数据通道TXOUT2中的两个NA应更换为场同步信号VS和行同步信号HS〔通过对驱动板编程可改写。从以上两种输出格式中可以看出,数据信号的排列顺序差别很大,不过,要想让其排列一致,完全可以通过对驱动板编程来完成。图11双路8bitLVDS发送芯片数据输出格式之一④双路8bitLVDS发送芯片数据输出格式：双路8bitLVDS发送电路使用两片五通道LVDS发送芯片或一片十通道LVDS发送芯片,双路8bitLVDS发送芯片数据输出格式也有多种形式,图11所示是其中的一种。常见LVDS屏接口定义讲解上面我们知道了屏的型号和接口了,但是我们还不知道这个是多少位的屏和多少的供电,为了让大家轻松搞会这一步,我们拿一个单6位LVDS的屏来解析一下,此款屏的型号为：LP141X3〔20针插接口屏接口定义在液晶屏的规格书里面都有这一个页面PinSymolDescription

1VDDPowersupply3.33.3V供电2VDDPowersupply3.33.3V供电3GNDGround地4GNDGround地5RIN0-Receiversignal<->一组数据0-〔16RIN0+Receiversignal<+>一组数据0+〔27GNDGround地8RIN1-Receiversignal<->一组数据1-〔39RIN1+Receiversignal<+>一组数据1+〔410GNDGround地11RIN2-Receiversignal<->一组数据2-〔512RIN2+Receiversignal<+>一组数据2+〔613GNDGround地14CLKCLOCK一组时钟信号15CLKCLOCK一组时钟信号16GNDGround地17NC

空脚18NC

空脚19GNDGround地20GNDGround地在屏的接口定义中我们看出液晶屏的供电为3.3V供电出现了RIN单组数据中有0正0负1正1负2正2负单组6条数据线的接口所以我们说这个就是20针单6位的屏下面我们在以一个30片插双8位的屏接口定义让大家学习一下〔列CLAA170EA02PinNo.ofusedconnectorsymbolFunction1RXO0-minussignalofoddchannel0<LVDS>第一组数据12RXO0+plussignalofoddchannel0<LVDS>第一组数据23RXO1-minussignalofoddchannel1<LVDS>第一组数据34RXO1+plussignalofoddchannel1<LVDS>第一组数据45RXO2-minussignalofoddchannel2<LVDS>第一组数据56RXO2+plussignalofoddchannel2<LVDS>第一组数据67GNDground地8RXOC-minussignalofoddclockchannel<LVDS>第一组时钟信号9RXOC+plussignalofoddclockchannel<LVDS>第一组时钟信号10RXO3-minussignalofoddchannel3<LVDS>第一组数据711RXO3+plussignalofoddchannel3<LVDS>第一组数据812RXE0-minussignalofevenchannel0<LVDS>第二组数据113RXE0+plussignalofevenchannel0<LVDS>第二组数据214GNDground地15RXE1-minussignalofevenchannel1<LVDS>第二组数据316RXE1+plussignalofevenchannel1<LVDS>第二组数据417GNDground地18RXE2-minussignalofevenchannel2<LVDS>第二组数据519RXE2+plussignalofevenchannel2<LVDS>第二组数据620RXEC-minussignalofevenclockchannel<LVDS>第二组时钟信号21RXEC+plussignalofevenclockchannel<LVDS>第二组时钟信号22RXE3-minussignalofevenchannel3<LVDS>第二组数据723RXE3+plussignalofevenchannel3<LVDS>第二组数据824GNDground地25NCNC空26NCTestpin空27NCNC空28VCCPowersupplyinputvoltage<5.0V>供电5V29VCCPowersupplyinputvoltage<5.0V>供电5V30VCCPowersupplyinputvoltage<5.0V>供电5V这里面出现了两组数据每组中都有一对时钟信号,这个屏我们就能看出这是一个30针双8位屏,屏的供电为5V。常见的LVDS接口定义20PIN单6定义：

1：电源2：电源3：地4：地5：R0-6：R0+7：地8：R1-9：R1+10：地11：R2-12：R2+

13：地14：CLK-15：CLK+16空17空18空19空20空每组信号线之间电阻为〔数字表100欧左右指针表20－100欧左右〔4组相同阻值20PIN双6定义：1：电源2：电源3：地4：地5：R0-6：R0+7：R1-8：R1+9：R2-10：R2+11：CLK-12：CLK+

13：RO1-14：RO1+15：RO2-16：RO2+17：RO3-

18：RO3+

19：CLK1-

20：CLK1+

每组信号线之间电阻为〔数字表100欧左右指针表20－100欧左右〔8组相同阻值20PIN单8定义：1：电源2：电源3：地4：地5：R0-6：R0+7：地8：R1-9：R1+10：地11：R2-12：R2+

13：地14：CLK-15：CLK+16：R3-17：R3+

每组信号线之间电阻为〔数字表100欧左右指针表20－100欧左右〔5组相同阻值30PIN双8定义：1：电源2：电源3：电源4：空5：空6：空7：地8：R0-9：R0+10：R1-11：R1+12：R2-

13：R2+14：地15：CLK-16：CLK+

17：地18：R3-19：R3+20：RB0-21：RB0+22：RB1-23：RB1+24：地

25：RB2-26：RB2+27：CLK2-

28