مدونة حول تعمل معالجات Imx6 على تمكين شاشات العرض عالية الدقة بما يتجاوز حدود LVDS أحادية القناة

في تصميم النظام المضمن، أصبحت قيادة شاشات LVDS ذات الدقة العالية ومعدل التحديث العالي مهمة شائعة بشكل متزايد ولكنها صعبة. خاصة عند استهداف شاشة تدعم فقط واجهة LVDS أحادية القناة بدقة 1920x1080@60 هرتز، فإن ساعة البكسل المطلوبة (Dotclock) البالغة 148.5 ميجا هرتز تفرض متطلبات كبيرة على معدل نقل بيانات وحدة التحكم في الواجهة. تتناول هذه المقالة الاختناقات التقنية الأساسية التي تمت مواجهتها أثناء تعديلات الواجهة هذه وتستكشف الحلول المستندة إلى سلسلة معالجات i.MX6، بهدف تزويد المهندسين بتوجيهات واضحة ورؤى فنية عملية.

عنق الزجاجة الفني: القيود المفروضة على معدل LVDS أحادية القناة

بالنسبة لشاشة بدقة 1920x1080@60 هرتز، تكون ساعة البكسل (Dotclock) 148.5 ميجا هرتز. تنقل واجهات LVDS (الإشارات التفاضلية ذات الجهد المنخفض) البيانات عبر الإشارات التفاضلية لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي وتحسين معدلات النقل. في تكوين LVDS أحادي القناة، يرسل كل زوج من الخطوط التفاضلية عادةً بتة بيانات واحدة. لحساب ساعة التسلسل المطلوبة، يجب مراعاة العدد الفعال لبتات البيانات. يقوم نموذج نقل بيانات LVDS الشائع بتعيين بيانات 8 بت بكسل (قنوات RGB) إلى خطوط البيانات. ومع ذلك، فإن معدل نقل LVDS الفعلي ليس مضاعفًا بسيطًا لساعة البكسل؛ أنها تنطوي على عوامل مثل تشفير البيانات وضرب الساعة.

قد ينحرف حساب "148.5 ميجاهرتز Dotclock * 7 Databit = 1039.5 ميجاهرتز Serializer Clock" عن الممارسات القياسية أو يعتمد على نظام تشفير محدد. الفهم الأكثر تقليدية هو أن ساعة التسلسل لإرسال LVDS أحادية القناة لإشارة فيديو 1920 × 1080 عند 60 هرتز هي عادةً مضاعف لساعة البكسل لتغطية جميع بيانات البكسل وإشارات المزامنة. على سبيل المثال، إذا تم استخدام نقل بيانات 8 بت بكسل، فيجب أن تكون ساعة التسلسل نظريًا 8 أضعاف ساعة البكسل. ومع ذلك، قد تختلف تصميمات واجهة LVDS الفعلية وطرق تعيين البيانات. المشكلة الأساسية هي أنه إذا كان الحد الأقصى لتردد ساعة التسلسل لواجهة LVDS أحادية القناة محدودًا (على سبيل المثال، 595 ميجا هرتز كما هو مذكور)، فإن الاستخدام المباشر للإرسال أحادي القناة للإشارات عالية الدقة سيتجاوز قدراته.

خاتمة:من المحتمل أن تتجاوز "ساعة التسلسل 1039.5 ميجاهرتز" المقترحة قيود الأجهزة للعديد من واجهات LVDS أحادية القناة (على سبيل المثال، 595 ميجاهرتز)، مما يجعل من غير الممكن تشغيل شاشة عرض 1920 × 1080 عند 60 هرتز مباشرةً باستخدام واجهة LVDS أحادية القناة.

الحل: وضع LVDS ثنائي القناة في معالجات i.MX6

لمعالجة قيود معدل LVDS أحادية القناة، يتمثل الحل الشائع في الاستفادة من قدرة إخراج LVDS ثنائية القناة للمعالجات مثل سلسلة i.MX6. يقوم وضع LVDS ثنائي القناة بتقسيم تدفق البيانات إلى قناتين LVDS مستقلتين، مما يؤدي إلى خفض معدل البيانات الإجمالي إلى النصف بشكل فعال وتقليل متطلبات ساعة التسلسل لكل قناة.

في هذا الوضع، يتم تقسيم البيانات إلى أجزاء فردية (ODD) وزوجية (زوجية)، يتم إرسالها عبر قناتين LVDS. إذا كانت متطلبات ساعة التسلسل الأصلية هي 1039.5 ميجا هرتز، فإن وضع القناة المزدوجة يقللها إلى حوالي 519.75 ميجا هرتز لكل قناة، والتي تقع عادةً ضمن إمكانيات واجهة LVDS لمعالج i.MX6 (على سبيل المثال، أقل من حد 595 ميجا هرتز).

خاتمة:يعد استخدام وضع LVDS ثنائي القناة (وضع SPLIT) الخاص بـ i.MX6 حلاً فعالاً لتقليل متطلبات ساعة جهاز التسلسل. ومع ذلك، يتطلب هذا أن تدعم الشاشة نفسها إدخال LVDS ثنائي القناة، مما يعني أنه يجب عليها دمج تدفقات البيانات من كلا القناتين بشكل صحيح.

المعلومات الأساسية: تحديد قنوات البيانات ODD/EVEN

عند استخدام وضع LVDS ثنائي القناة، فإن السؤال الحاسم هو تحديد قناة LVDS (عادةً واجهة مادية على PHY) التي تنقل بيانات ODD وأي قناة تنقل بيانات حتى. يؤثر هذا بشكل مباشر على تكوين برنامج تشغيل العرض واتصالات الإشارة الفعلية.

يمكن عادةً العثور على معلومات حول تخصيص قناة بيانات ODD/EVEN في المصادر التالية:

1. i.MX6 الدليل المرجعي الفني (TRM):المصدر الأكثر موثوقية، والذي يشرح بالتفصيل تشغيل وحدة التحكم LVDS، وتكوين التسجيل، وتعيين القناة. يحدد TRM عادةً منافذ الإخراج الفعلية (على سبيل المثال، LVDS0_TXP/N، LVDS1_TXP/N) التي تتوافق مع تدفقات البيانات الفردية أو الزوجية.
2. i.MX6 الخصائص الكهربائية أو ورقة البيانات:توفر هذه المستندات تعريفات الدبوس والأوصاف الوظيفية، والتي قد تشير بشكل غير مباشر إلى تخصيص القناة.
3. المخططات الرسمية لمجلس تطوير EVK:في حالة استخدام لوحة تطوير i.MX6، فإن مخططاتها تظهر بوضوح اتصالات واجهة LVDS وكيفية ربط منافذ إخراج LVDS الخاصة بالمعالج بأجهزة الإرسال والاستقبال أو واجهات العرض.
4. عرض ورقة البيانات أو دليل المستخدم:بينما توجد المعلومات الأولية على جانب المعالج، قد توفر وثائق الشاشة تعريفات دبوس واجهة LVDS، بما في ذلك دعم وضع القناة المزدوجة وترتيب قناة البيانات المتوقع.
5. ورقة بيانات برنامج تشغيل LVDS/رقاقة PHY:إذا تم استخدام برنامج تشغيل LVDS مستقل أو شريحة PHY (على سبيل المثال، سلسلة SN65LVDS الخاصة بـ TI)، فستحتوي ورقة البيانات الخاصة به على معلومات مهمة حول تكوين القناة وتخصيص الإشارة.

ملحوظة:راجع دائمًا أحدث المستندات الفنية الخاصة بطراز i.MX6 المحدد (على سبيل المثال، i.MX6Solo، وi.MX6Dual، وi.MX6Quad) حيث قد تختلف تكوينات الواجهة. يعد التواصل مع الشركات المصنعة لشاشات العرض فيما يتعلق بمتطلبات واجهة LVDS أمرًا بالغ الأهمية أيضًا للتكيف الناجح.

ملخص

إن تكييف شاشة LVDS أحادية القناة بدقة 1920x1080@60 هرتز يواجه قيودًا على الأجهزة بسبب قيود معدل البيانات. توفر معالجات سلسلة i.MX6 حلاً قابلاً للتطبيق من خلال إخراج LVDS ثنائي القناة، وتقسيم تدفق البيانات لتقليل متطلبات ساعة التسلسل لكل قناة. المصدر الأكثر موثوقية لتخصيص قناة بيانات ODD/EVEN هو الدليل المرجعي الفني i.MX6 (TRM)، المكمل بأوراق البيانات ومخططات لوحة التطوير ووثائق شريحة العرض/PHY. تعد الدراسة المتأنية لهذه المواد والتكوين المناسب للبرامج أمرًا أساسيًا لتحقيق وظيفة عرض LVDS عالية الدقة.