Sredstva tehnične organizacije komunikacij so trenutno najbolj zanimiva za IT industrijo. To se kaže v razvoju brezžičnih sistemov in načeloma pri polnjenju elektronskih naprav z možnostjo komunikacije z drugo tehnologijo, ki je pred nekaj leti, in jezik ni šel. Toda tradicionalni fizični kanali za prenos podatkov tudi niso na mestu. Na primer, koncept LVDS (nizkonapetostne diferencialne signalizacije) temelji na načelih prenosa nizkonapetostnih signalov z različnimi kanali. Ta način organiziranja avtobusov se odlikuje po visoki učinkovitosti in hkrati ne stane veliko.

Splošne informacije o vmesniku

Zavrnitev brezžične tehnologije v korist klasičnih kanalov ima še vedno velike koristi. Bistvo ni niti v stabilnosti prenosa podatkov, temveč v hitrosti in nezahtevnih storitvah. Kar se tiče dinamike, lahko taka linija v povprečju zagotovi 400-600 Mb /s na sukani par. Tehnologija LVDS se je pojavila kot odgovor na zahteve po prenosu informacij na velike razdalje. Toda njegova bistvena razlika od alternativnih metod je postala nenavadna shema razvejanih kontur. Konec koncev, kaj je LVDS v smislu tehnične in gradbene izvedbe? To je niz diferenciranih žičnih kanalov, namenjenih za izmenjavo podatkov med napravami in čipi. Del strojne opreme ni predmet standardizacije. MogočeUporabljena oprema je načeloma dostopna za integracijo vmesnika. Toda voditelji niso nekaj, kar presega sedanjo specifikacijo. Poleg tega lahko vzporedne linije temeljijo na zastarelih vodnikih brez omrežij z optičnimi vlakni. Bistvo tehnologije je v načinu organiziranja teh kanalov.


Diferenčni signali imajo nizko območje občutljivosti od 250 do 450 mV. V kontekstu upoštevanja parametrov linij za prenos podatkov je še vedno nemogoče prezreti vir informacij, s katerimi deluje vmesnik LVDS. Opis terminalskih naprav se lahko izrazi v obliki oddajnikov, ki se izvajajo kot trenutna stikala. Ta oprema zagotavlja neodvisnost hitrosti obdelave signala od glavne napetosti v liniji. Na podlagi zgoraj navedenega je mogoče izdelati dva vmesna izhoda sistema LVDS:

V procesu prenosa podatkov se predvideva majhna hitrost signala glede na parametre občutljivosti.

Oddaja se izvaja s pretokom značaja.

Delovanje vmesnika v praksi pomeni, da bo sistem lahko vzdrževal visoke hitrosti tudi pri nizki moči. Na specifičnih podatkih bo teoretična hitrost 1923 Mbit /s, vendar proizvajalci že pripravljenih rešitev še vedno priporočajo skladnost s 655 Mbps.

Značilnosti porazdelitve diferencialnih kanalov

Za začetek je treba upoštevati, kaj je v bistvu diferencialni signal. To je način prenosa podatkov preko električnih omrežij s pomočjoantifazne linije. V skladu s pravili organizacije takih kanalov se signal prenaša v obliki diferenčnega para, v katerem ima vsak tok lasten prevodnik. V tem primeru je zagotovljena inverzija - to pomeni, da je v enem paru vključena dva signala z različnimi znaki. Najcenejši način za izvedbo teh parov je uporaba prepletenih vodnikov, vendar je dovoljena tudi uporaba twinialnih kablov in neposredna dekompresija na tiskanem vezju. Pri tem je pomembno poudariti, da sprejemnik LVDS reagira natanko na razliko med paroma signalov in ne na razliko med potencialom ozemljitve in določenim vodnikom.
Diferencialni pari imajo tudi posebno obliko. V tokokrogih so signali LVDS označeni kot RX (0-3), RXC itd. Izhodni signal CLK prikazuje frekvenco slikovnih pik, prav tako določa spekter R /G /B signalov oddajnika. V praksi se lahko vmesnik diferencialnih kanalov uporablja za prenos 18 in 24-bitnih barv. V tem pogledu je sistem LVDS najbližji TMDS vmesnik, vendar ne razlikuje posameznih pari diferencialov. Z drugimi besedami, vsak par lahko dodeli signale določenemu barvnemu spektru. Posebno pozornost si zasluži in diferencira kot način prenosa kontrolnih tokov. V tem primeru signali posredujejo informacije s posebnimi shemami in konfiguracijami. Na primer, signali okvirne in linijske sinhronizacije se pogosto uporabljajo, kot tudi kanali, ki prenašajo informacije o popravku podatkov. Ali je mogoče kombinirati ne le različne pare z različnimi podatki, temveč tudi skupine signalovrazlikujejo glede na vrsto navedenih informacij? To je odvisno od končnega sprejemnika, s katerim deluje vmesnik LVDS? Opis načela obdelave takih podatkov je mogoče predstaviti na naslednji način:

Oddajnik Shift register ima več skupin informacij iz različnih diferenčnih parov.

Sprejemnik pretvori podatkovni format.

Nadzorna plošča znova razporedi tokove, pri čemer poudari ciljne informacije.

Vmesnik sprejemnika prilagodi nastavitev strojne opreme ali odda signal v predvajalno območje.

Opredelitev kakovosti signala

Delo sistemov, ki temeljijo na LVDS, je značilno hitrost in obseg prenosa informacij. To so glavni kvalitativni kazalniki, ki so odvisni od operativnega potenciala posamezne linije. V idealnih pogojih uporabe kanala ni zunanjih ovir, zato so doseženi maksimalni možni parametri hitrosti in dometa brez omejitev. Ker pa v praksi takih pogojev ni, pri načrtovanju in vzdrževanju LVDS-vmesnikov je treba oceniti njihovo kakovost.

Najpogostejša metoda za analizo diferencialnih linij je risanje očesnega diagrama. Zlasti jasno kaže stopnjo izkrivljanja signala. Obstaja tudi kvantitativna ocena, izražena s tako imenovanim odstotkom tremorja. V kompleksu obe značilnosti kažejo na stopnjo razpršitve fotona, ki jo določa več dejavnikov. Glavni se imenuje inter-simetrična interferenca, ki določa dušenje signala in njegovo frekvenčno neenakost. Tudi kanaliSam prenos podatkov lahko vpliva drug na drugega. To velja za sosednje linije, ki so opremljene z nizko kakovostno izolacijo. Takšne motnje lahko zmanjšate tako, da izvedete preslikavo sledi.

Sestava kanalov

Celotno linijo v sistemu LVDS sestavlja oddajnik in povezovalna infrastruktura, ki zagotavlja komunikacijo med virom informacij in sprejemnikom. Največja hitrost v tem kanalu je 622 Mb /s, če je bližje standardni konfiguraciji. Povezovalno okolje je sestavljeno iz tiskanega vezja in kabelskega snopa. Poleg tega so dovoljene tudi variante, v katerih je lahko ena od komponent odsotna. Toda v tem primeru bo vmesnik LVDS omejen na obseg in hitrost prenosa informacij, tudi ne glede na vpliv zunanjih dejavnikov. Tiskana plošča deluje kot osnova za namestitev sprejemnika ali oddajnika. V delo sistema je vključena tudi integracija zaključnih verig, priključkov za povezovanje funkcionalnih komponent in druge pomožne opreme. Ključni pogoj zapletenega delovanja je medsebojna skladnost vseh njegovih elementov, kar bo značilno za tehnično možnost njihove namestitve na tirnice PCB. Preverjanje napak pri izbiri komponent za kanal LVDS poteka v fazi testiranja. Že v praksi, po uvedbi sistema v delovni proces, odprava nezdružljivosti s sredstvi lahko zahteva velike finančne stroške in tehnične vire.

Kabli in konektorji LVDS

Povezana infrastruktura temelji na vodilnih vezjih inzagotovitev možnosti njihove povezave. V diferencialnem vmesniku je priporočljivo uporabiti simetričen zviti par. Takšen kabel bo zagotovil optimalne karakteristike signala, zahvaljujoč podpori konstantnega upora (okoli 100 ohmov) in ujemanju učinka vodnikov na koncu sprejemnika. Hkrati kabel LVDS in njegovi parametri niso strogo regulirani. Izjeme lahko pripišemo določenim indikatorjem delovanja žice, konfiguraciji okvare po kontaktnih točkah itd. Izbira kabla je veliko odvisna od specifičnih zahtev sistema. Na primer, razdalja do 50 cm omogoča uporabo skoraj vseh vrst prevodnih medijev. Zaželeno je, da strežete nekaj standardov CAT3-5 v razdalji do 10 cm. Hitrost take infrastrukture bo do 400 Mbps. Konektorji, ki se uporabljajo za ustvarjanje LVDS-povezav, so izbrani tudi na podlagi projektnih zahtev sistema. V skoraj vsakem primeru pa je poudarek na možnosti servisiranja visoke hitrosti prenosa podatkov, ob upoštevanju elektromagnetnega sevanja in zunanjega usmerjanja. Posebna pozornost je namenjena lokaciji linij na kontaktih. Vhodni vmesnik ima lahko različne konfiguracije priključkov, ki se razlikujejo po dolžini in potencialni velikosti popačenja. Konstrukcija linij zahteva uporabo zaključkov ustreznih žic enega para. To vam bo omogočilo uravnotežiti hitrost z optimizacijo motenj z dodatnimi sredstvi.

V praksi je ustvarjanje diferenčnih kanalov s priključki eden ključnih tehničnih parametrovTermoregulatorji delujejo. Pri povezovanju končnega sprejemnika z matrikami je pomembno upoštevati. 30-polni vmesniki se lahko uporabljajo na osnovni ravni zmogljivosti. Vendar pa sodobne naprave, ki zahtevajo vedno večjo pasovno širino, vodijo 40-polni LVDS. Ta priključek je lahko enostranski in dvokanalni, zato je treba pri urejanju povezave upoštevati tudi ta odtenek.

Upravljanje pretoka podatkov

Za učinkovito uporabo diferencialnih kanalov ni dovolj izbrati ustrezne funkcionalne komponente. Naloga poenostavitve podatkov je rešena na stopnji razvoja konfiguracije prog za visoke hitrosti. Oblikovalec zgradi platformo s posameznimi oddajniki, ki včasih uporabljajo serijske serije. To so posebni signalni pretvorniki, ki zagotavljajo vzporedno zaporedno porazdelitev. Po drugi strani pa je na koncu sprejemnika nameščen deserializer, ki izvaja inverzno transformacijo - iz serijskega vzporednega stanja. Uporaba serializerjev v praksi vam omogoča, da optimizirate frekvenco kanala visoke hitrosti na vrednosti, ki so sprejemljive za ciljno napravo. Način krmiljenja pretoka informacij se uporablja tudi z integracijo sprejemnikov in oddajnikov. Na primer, Xilinx vgrajuje več vrat v programirljivi vmesnik LVDS za gostiteljske komponente istega standarda. Ta rešitev ima pomembno prednost pri optimizaciji zasnove naprave, kar olajša konstrukcijo ciljne arhitekture kanalovob upoštevanju potrebnih kazalnikov hitrosti ne glede na izvajanje zunanjega vmesnika.

Uporaba LVDS

Razvoj tehnologije je posledica povečanih zahtev za prenos video informacij. Konfiguracija kanalske naprave tega diferencialnega vmesnika je najprimernejša za služenje pisarniške in domače opreme, ki deluje s fotografijami, video, 3D grafiko in drugimi multimedijskimi materiali. Poleg tega lahko računalniki in omrežni distributerji ter satelitski komunikacijski sistemi služijo kot končne naprave. To pomeni, da se lahko vmesnik LVDS in njegova uporaba imenuje univerzalna v smislu priložnosti integracije v sodobnih sistemih za prenos in obdelavo digitalnih informacij. Najpogostejša uporaba tehnologije je kombinacija monitorjev iz računalnika in drugih virov informacij. Na primer, za LCD plošče visoke ločljivosti se uporabljajo kabli LVDS z nizko porabo energije, vendar široka pasovna širina.

Za organizacijo visokohitrostnih podatkovnih tokov z uporabo čipov, ki lahko pretvori podatke v 21-48 bitov v večkanalni sistem LVDS z naknadnim izhodom na signal ure. Takšne konfiguracije se uporabljajo pri servisiranju super hitrih strežnikov in usmerjevalnikov. Na splošno lahko rečemo, da je nizkonapetostna diferencialna signalizacija primerna za večtočkovne sisteme, katerih komponente morajo biti usklajene z različnih koncev prenosa informacij. Nekateri pretvorniki LVDS najdejo svoje mesto v industriji, kjer govorijov obliki naključnih podatkovnih tipk.

Sistem LVDS v monitorjih in matricah

Standardizirani vmesniki za povezovanje naprav za reprodukcijo videa kot glavne funkcionalne komponente so samo vtičniki. Dovolj je, da izberemo optimalne značilnosti vhoda, ki jih bo organizirala povezovalna linija. Pri izbiri priključka za določeno opremo se upoštevajo naslednje značilnosti:

ločljivost monitorja ali matrice.

Velikost zaslona.

Frekvenčni okvirji itd.

Zgoraj navedeni termoregulatorji so na primer v veliki meri odvisni od diagonale. Torej se lahko 8-palčni vmesnik LVDS vstavi v infrastrukturo s pomočjo 20-polnega kontaktorja. Povečanje stikov se lahko pojavi ne samo na srednji strani, temveč tudi na straneh. Običajno takšne "pene" opravljajo funkcijo ozemljitve. Dobro zasnovan vmesnik zagotavlja napetost za komponente matrike, ki se razlikuje tudi glede na velikost zaslona. Običajno je začetna vrednost 33 dovolj za 15-palčne naprave in manj. Standard pri 12 podaja matrico na 19 palcev itd. Pri povezovanju lahko vnesete tudi oddajnike s sprejemniki. V modernih panelih so izvedeni kot mikrovezja, vendar so včasih vključeni v strukturo skalerjev, to je kontrolorjev vmesnika LVDS. Priključni tokokrogi s tem dodatkom zahtevajo uporabo vsaj 30-polnega konektorja. Razporeditev signalov z "zatiči" bo napovedala razvrstitev v tri glavne skupine:

VCC - napajalna napetost.

VSS - ozemljitev.

RX -vhod je eden izmed diferencialnih parov.

Prednosti uporabe sistemov LVDS

Ena od glavnih prednosti tega vmesnika je enostavnost upravljanja, koordinacije in preklapljanja. Večina sodobnih prog za visoke hitrosti vključuje uporabo posebnih materialov za izdelavo istih kablov in za spremljanje signalov. V primeru diferencialnih kanalov se uporabljajo najpreprostejši standardi, ki razširjajo tudi možnosti uporabe tehnologije. Tipična matrika za prenosni računalnik, ki temelji na LVDS, lahko zagotovi hitro preklapljanje oddajnika na mejno raven zmogljivosti z večjo hitrostjo obdelave signala. Hkrati so stroški za energijo shranjeni po nizkih ali povprečnih stopnjah za konkurenčne prenosne podatke. Optimizacija v tem delu se doseže z zmanjšanjem moči sipanja obremenitve - ne več kot 12 mW pri impedanci 100 ohmov. Nekateri proizvajalci komponent za LVDS se osredotočajo tudi na statistično porabo energije. Gospodarski dejavnik je privlačen in z vidika stroškov komponent, iz katerih se oblikuje infrastruktura. Uporaba istega parnega para v nasprotju z vlakni in precej neprimerno na račun nakupa in stroškov vzdrževanja. Del koristi je posledica uporabe metode prevajanja diferencialnih signalov kot take. Možno je poudariti preprostost shem za prenos informacij in nizko občutljivost na motnje. Seveda, če ne upoštevate sevanja v bližnjih kanalih. NeVmesnik LVDS je kritičen in občutljiv pri delu v močnih magnetnih poljih. Popravek stopnic ne vpliva na kakovost prenosa, zato se hrup shrani v razumnih mejah.

Sklep

Arhitektura večine že pripravljenih rešitev na tehnološki platformi LVDS je drugačna z vidika zmogljivosti, ekonomičnosti in prilagodljivosti v smislu sprememb funkcionalne konfiguracije. Ta kombinacija pozitivnih lastnosti se doseže z združevanjem najboljših lastnosti tradicionalnega vzporednega vmesnika (v najnovejših različicah - digitalno) in načelom serijske povezave. Zaradi zmanjšanja števila prevodnikov, ki dovoljujejo uporabo sistema v kompaktnih napravah, ki zahtevajo hkrati podporo visokokakovostnim oddajnim signalom. Pravzaprav matrika za prenosni računalnik, ki temelji na LCD-kontrolorjih, prikazuje celotno paleto tehnoloških prednosti. Razvoj takšnih rešitev so danes podjetja, kot so Samsung, Philips, HP, itd. Izvajanje delovnega toka je mogoče opraviti samostojno, kar pogosto izvajajo domači gradbeniki z LCD zasloni. V tem primeru potrebujete osnovni komplet funkcionalnih komponent s kablom, priključkom, čipom krmilnika in terminalnimi napravami. Toda, kot kaže praksa, je doseganje tako visoke zmogljivosti pasovne širine možno le v redkih primerih. Proizvajalci komponent LVDS izdelajo posebne linije s pripravljeno infrastrukturo za prenos signala, ki jo je mogoče integrirati v katerokoli multimedijsko namestitev - glavna stvar je, da pravilno povežete glavne tehničneparametrov Načeloma lahko pride do zunanjih ovir, vendar se ti dejavniki zmanjšajo z vključitvijo izolacijskih in zaščitnih sistemov. Lahko jih integriramo kot opcijsko dopolnilo in kot osnovni funkcionalni element.