液晶显示器面板信号接口(二) —— V-by-One
V-by-One
- 1. 简介
- 2. 特点
- 3. 技术原理
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- 3.1 发送端
- 3.2 接收端
- 3.3 数据通道
- 3.4 HTPDN信号
- 3.5 LOCKN信号
- 4. 接口
- 5. 屏线
本文主要介绍V-by-One，其它信号接口介绍可从以下链接跳转：
液晶显示器面板信号接口(一) —— LVDS
液晶显示器面板信号接口(三) —— eDP
1. 简介
V-by-One，即 V-by-One HS接口协议标准，是THine Electronics, Inc. (日本赛恩电子)面向高速发展的图像·视频设备提供更好支持而开发的新一代接口技术。
V-by-One HS技术目前已经应用于以平板电视为首的各种图像·视频设备（多功能打印机、安防摄像头、工业用摄像头、汽车导航仪、汽车后视摄像头等）之中，为设备的信号传输系统瘦身，通过节省线材、连接器及抗EMI元件降低系统整体成本，实现“低成本”，“低EMI”，“轻量化”和“高传输质量”的目标。
2. 特点
- 在设备内部连接的基础上实现视频信号的高速数据传输;
- 与目前的内部连接相比，实现更简单的使用和更低的功率消耗;
- 每对传输线支持高达4Gbps的数据率（有效数据率为3.2Gbps）;
- 结合独家的均衡器技术，可以实现更好的数据传输性能;
- 支持抗干扰和时钟数据恢复（CDR），以减少EMI;
- 支持CDR，以解决传统传输系统中时钟和数据之间的偏移问题;
3. 技术原理
V-by-One HS专有的 编码方案 和 CDR架构，通过差分对传输线，传输高达40 bit的视频数据、高达24 bit的CTL数据、Hsync、Vsync和数据启用（DE），并且只需少量的元件。
如下图所示，V-by-One HS链路包括数据通道、热插拔检测信号（HTPDN）和CDR锁定信号（LOCKN）。
数据通道的数量(1~32 Lane)由2个因素决定：
- 刷新率（60 Hz —> 240 Hz）
- 色深（18/24/30/36 位）
发送端 和 接收端 之间的【HTPDN连接】可被省略。
作为可选功能，可以实现发送端pre-emphasis和接收端equalizer。
3.1 发送端
V-by-One HS 发送器由Packer、Scrambler、Encoder、Serializer和Tx Link Monitor组成。
Tx Link Monitor持续监控 LOCKN 和 HTPDN 信号，根据其状态发送CDR training 和 ALN training
3.2 接收端
V-by-One HS接收端由Unpacker、Descrambler、Decoder、Deserializer和Rx Link Monitor组成。
在CDR training模式下，接收端根据CDR training pattern，同步像素时钟。
从CDR training模式转到常规模式后，接收端根据ALN training来对齐byte和bit的位置。
3.3 数据通道
数据通道是带电阻的交流耦合差分对。
根据像素时钟和色深，通道传输速率Tr可以设置为：600Mbps ≤ Tr ≤ 4Gbps
例如当前屏型号M280DGJ-L30为：3840*2160@60Hz（10 bit色深）
根据公式：
（1）参数[byte mode]
byte mode是根据色深来选的，一共有[3 byte]、[4 byte]和[5 byte]这3种模式供选择。
因为屏是10 bit色深，即每个像素需要R+G+B = 10+10+10 = 30 bit的数据。
所以，选则 4 byte模式（传输4字节= 4x8 = 32 bit）就足以承载数据。
（2）参数[10/8]
因为V-by-One HS 使用 8b/10b 编码方案，所以物理传输的编码数据量是10 bit（有效数据只有8 bit）。
（3）参数[pixel clock]
Pixel clock需要根据公式来计算：
Pixel clock = H-Total * V-Total * Rrame rate = 4400 * 2250 * 60Hz = 594MHz
将3个参数代入公式：(4 x 8) x 10/8 x 594MHz = 23.76Gbps
再代入公式：600Mbps=0.6Gbps ≤ 23.76Gbps/Lane Number ≤ 4Gbps
得出 Lane Number = 8/16/32 Lane 都符合。
综合考虑，8 Lane是最合适选择。
3.4 HTPDN信号
HTPDN：确认发送端和接收端之间的连接情况。
当接收端没有反应或没有连接时，发送端一侧的 HTPDN 为高电平(默认上拉)，发送端可以进入断电模式。当接收端激活并连接到发送端时，HTPDN被接收端设置为低电平，此时发送端启动并发送CDR training pattern进行link training。
作为一种应用选择，发射器和接收器之间的HTPDN连接可以被省略，在这种情况下，发送端的HTPDN应被置为低电平。
3.5 LOCKN信号
LOCKN：确认是否完成CDR training进入锁定状态。
当接收端不工作或处于CDR PLL training状态时，发送端LOCKN输入被置为高电平（默认上拉）。
当CDR锁定完成后，LOCKN被接收端设置为低电平，等待ALN training结束，ALN training完成后，发送端转为常规模式，开始发送数据。
4. 接口
在液晶显示器中，V-by-One接口电路包括两部分，主板侧 和 液晶面板侧。
以笔者当前主板接口和屏为例：
当前的屏型号为 M280DGJ-L30，其规格使用 51Pin 8 Lane 传输
8对差分线(Lane0~Lane7)同时传输，每对差分线传输一个像素，共8个像素一起传输数据。
5. 屏线
V-by-One屏线常见类型有 JAE:FI-RE51CL + FFC
