Displays steuern

Große Displays hoher Auflösung mit geringem Aufwand ansteuern

| Autor / Redakteur: Rudolf Sosnowsky * / Margit Kuther

V-by-One steigert die Bandbreite

An diesem Punkt setzt das Konzept von V-by-One („Video by one pair“) an. Die Grundlage ist die Übertragungsstrecke, die für eine wesentlich höhere Bandbreite als LVDS ausgelegt ist. Die Technologie ist in zwei Ausprägungen erhältlich: V-by-One und V-by-One HS. Dieser Artikel betrachtet nur die V-by-One HS-Variante, die für Hochgeschwindigkeits-Signale ausgelegt ist. Zur Vereinfachung wird im Folgenden nur der Begriff „V-by-One“ verwendet.

Sender und Empfänger arbeiten auf eine impedanzkontrollierte terminierte differentielle Strecke mit der Einprägung eines Stroms und ermöglichen eine Bandbreite von bis zu 4Gbps (Gigabit pro Sekunde). Auf dieser physikalischen Ebene setzt ein Übertragungsprotokoll auf, das ohne Taktübertragung auskommt – der Takt wird im Empfänger aus den Daten rekonstruiert, ein Versatz zwischen Takt und Daten tritt deshalb nicht auf – und durch Verwürfelung der Daten die Spitzen der EMI-Abstrahlung niedrig hält.

Die hohe Bandbreite sorgt für eine weitere Reduktion der Leitungs- und Kontaktzahl zwischen Sender und Empfänger. Die Strecke ist völlig transparent und arbeitet ohne Software. Die Design-Richtlinien für das Leiterplatten-Layout sind ähnlich wie bei LVDS, die elektrische Schnittstelle für die Video-Daten mit Daten, Synchronsignalen und Pixeltakt identisch.

Damit kann ein V-by-One Sender/Empfänger-Paar genauso unkompliziert wie ein LVDS-Transceiver eingesetzt werden. Bild 1 zeigt im Vergleich das Verhältnis von Taktfrequenz und übertragenen Daten bei den besprochenen Schnittstellen. Während bei TTL/CMOS und LVDS der Takt separat übertragen wird, ist er bei V-by-One eingebettet. Hier wird je nach gewünschter Farbtiefe die 24- bis 40-fache Datenrate übertragen.

Ähnlich wie DisplayPort skaliert VbyOne mehrere „Lanes“ genannte Kanäle, um die Gesamtbandbreite zu erhöhen. Die im Vergleich zu LVDS höhere Bandbreite ermöglicht, die gleiche Datenrate über weniger Leitungspaare zu übertragen. Dadurch ergibt sich eine Einsparung bei Stecker und Leitungen, aber auch das Leiterplatten-Layout wird vereinfacht.

Da bis zu 10m Leitungslänge möglich sind, können sowohl kürzere Strecken wie bei Displays mit großen Diagonalen (vom zentralen Timing-Controller bis zum Datenstecker) als auch weitere Strecken wie z.B. im Schaltschrank von der Montageplatte über das Türscharnier bis zum in die Frontplatte eingelassenen Terminal überbrückt werden.

Die V-by-One-Technologie vermeidet Masseschleifen durch Wechselspannungskopplung und bietet durch Taktmodulation (Spread Spectrum) ein günstiges EMV-Verhalten. Einige Bausteine beinhalten einen Rückkanal, der für die bidirektionale Kommunikation, z.B. mit einem Touchscreen oder Auslesen von Sensoren, verwendet werden kann. Für optimale Signalqualität ist der Transmitter mit einer Flankenversteilerung (Emphasis) versehen, der Receiver führt das Eingangssignal zunächst durch einen Equalizer. Beide Komponenten zusammen sorgen für eine Kompensation der Kabeldämpfung, die das Signal negativ beeinflusst.

Bild 2 zeigt am Beispiel eines hochauflösenden Monitors, wie der Ersatz von LVDS durch V-by-One zu einer drastischen Reduzierung der Verbindungsleitungen zwischen Videoprozessor und Display führt. Zusätzlich zu den elektrischen Vorteilen des wegen des eingebetteten Takts nicht vorhandenen Skews und des einfacheren Layouts kommt die Kostenersparnis durch weniger Stecker und Leitungen mit geringeren Kontaktzahlen. Die V-by-One-Spezifikation ist offen gelegt. Die Technologie kann ohne Zahlung von Lizenzgebühren eingesetzt werden.

Aufbau einer V-by-One-Übertragungsstrecke

In Bild 3 sind die Funktionsblöcke einer V-by-One-Übertragungsstrecke dargestellt. Das Eingangssignal wird von der Grafikquelle, z.B. dem Display-Controller der Grafikkarte geliefert. Das Signal kann dabei in parallelem Format mit TTL/CMOS-Pegeln anliegen, oder bereits seriell im LVDS-Format. Für beide Signale sind entsprechende V-by-One Transmitter verfügbar. Der einfachste Fall, der hier betrachtet wird, kommt mit einer einzigen Lane aus.

Da die Übertragungsstrecke nur wechselspannungsmäßig über Kondensatoren gekoppelt ist, können keine Gleichanteile übertragen werden. Transmitter und Receiver verwenden den 8bit/10bit Code, um auch bei großen Flächen gleichfarbigen Bildinhalts ein Wechselspannungssignal zu erzeugen. Aus diesem lässt sich auch zuverlässig der Takt rekonstruieren.

Transmitter

Der V-by-One Transmitter deserialisiert im Falle von LVDS das Eingangssignal. Anschließend wird es gepackt und verwürfelt, um günstige EMV-Eigenschaften zu gewährleisten. Nach der 8/10-Bit-Codierung wird es im V-by-One-Format serialisiert und differentiell auf den Übertragungskanal gegeben. Ein so genannter „Link Monitor“ überwacht ständig die Steuersignale, die vom Receiver auf separaten Leitungen ausgegeben werden.

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