Аппаратные интерфейсы ПК

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP


Повсеместный переход на цифровые технологии коснулся и видеомониторов. Традиционный аналоговый канал передачи видеосигналов стал узким местом видеосистемы. По пути от ЦАП к входам видеоусилителей монитора сигнал про­ходит через пару разъемов и кабель. Несогласованность элементов, вызывающая отражения сигналов («звон») и неравномерности частотных характеристик, при­водит к искажению формы сигналов цветов, что становится особо заметным на режимах с высоким разрешением и высокой частотой регенерации. Повысить ка­чество изображения можно, перенеся устройства ЦАП в монитор, прямо на плату видеоусилителей, и подав на них цифровые сигналы базисных цветов. Плоские дисплеи (матрицы TFT) строятся на основе цифровых технологий, и им прихо­дится входные аналоговые сигналы преобразовывать обратно в цифровую фор­му. Все эти причины привели к необходимости разработки цифрового интерфей­са для передачи информации в монитор. От этого интерфейса требуется огромная пропускная способность: к примеру, при частоте пикселов 150 МГц и кодирова-

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

335

нии каждого пиксела 24-битным числом (True Color) требуется пропускная спо­собность 3,6 Гбит/с (450 Мбайт/с).

Для подключения плоских дисплеев был разработан специальный интерфейс Panel-Link, в 1996 г. его спецификация (FPDI-2) была утверждена VESA. Схема интерфей­са приведена на рис. 8.11. Цифровой интерфейс имеет 3 канала передачи данных (Data[0:3J) и канал синхронизации Clock. В каналах используется дифференци­альная передача сигналов с минимизацией переходов — так называемый прото­кол T.M.D.S. (Transition Minimazed Differetial Signaling). Каждый канал данных образован кодером, расположенным на видеокарте, линией связи и декодером, расположенным в дисплее. На вход кодера каждого канала поступают 8 бит кода яркости базисного цвета текущего пиксела. Кроме того, на вход кодера канала О поступают сигналы строчной и кадровой синхронизации, а на остальные каналы — дополнительные управляющие сигналы СТЦО:3], по паре на каждый канал.
Кодеры преобразуют данные в последовательный код, для минимизации переклю­чений 8 входных бит кодируются 10-битным символом, передаваемым по каналу последовательно. В зависимости от входного сигнала разрешения данных DE кодеры передают либо данные цветовых каналов, либо синхросигналы и управля­ющие биты. На приемной стороне сигналы декодируются и восстанавливаются в том же виде, в котором они поступали на входы кодеров. Частота пикселов может достигать 165 МГц, интерфейс обеспечивает максимальное разрешение 1280x1024 (24 бита на пиксел).



Рис. 8.11. Схема цифрового интерфейса

Физические линии реализованы экранированными витыми парами. Передатчи­ки являются дифференциальными коммутируемыми источниками тока (12 мА), входы дифференциальных приемников подтянуты нагрузочными резисторами 50 Ом к уровню питания +3,3 В, амплитуда сигнала 500 мВ. Выбранный метод кодирования пригоден и для передачи по оптоволоконному кабелю (сигнал не

336

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

имеет постоянной составляющей), но пока спецификация определяет только элек­трический интерфейс.



Вышеописанный протокол используется в интерфейсах P&D, DVI и DFP, из ко­торых наибольшее распространение получили DVI (как самый мощный и универ­сальный) и DFP (как самый дешевый специализированный). Разъемы этих ин­терфейсов можно встретить на многих графических адаптерах с двумя выходами. Почти не прижившийся дорогой P&D можно рассматривать как комбинацию усе­ченного EVC с усеченным DVI. Благодаря использованию стандартизованных сигналов (T.M.D.S.) при несовпадении разъема монитора и графической карты возможно применение пассивных переходников-адаптеров.

В интерфейсе VP&D (VESA Plug-and-Display, 1997 г.), он же P&D, используется такой же разъем, как в EVC (см. рис. 8.10). Здесь нет цепей аналоговых аудио­сигналов и видеовхода, а контакты, требовавшиеся для них, теперь назначены на цифровые каналы передачи сигналов. Интерфейс существует в двух вариантах: комбинированном и чисто цифровом.


На комбинированный разъем P&D-A/D (табл. 8.14) выведены и аналоговые сигналы (RGB и синхронизация), что обеспечи­ вает возможность подключения как цифрового, так и традиционного аналогового монитора. В чисто цифровом варианте P&D контактов аналоговых сигналов нет; монитор с аналоговым входом (с разъемом EVC или P&D-A) с ним работать не может (конструкция разъема и не позволит его подключить). Точно так же не удастся подключить и монитор с чисто цифровым входом P&D к выходу P&D-A (EVC).

Таблица 8.14. Разъем P&D-A/D

Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь
1

 Data 2+

 11

 Data1 +

 21

 Data 0-
2

 Data 2-

 12

 Datal-

 22

 Data 0+
3

 Экран2

 13

 Экран 1

 23

 Экран О
4

 Sync Rtn

 14

 Clock+

 24

 Stereo Sync TTL
5

 H.SyncTTL

 15

 Clock-

 25

 DDC Return
6

 'V.SyncTTL

 16

 USB Data+

 26

 DDC Data
7

 Экран Clock

 17

 USB Data-

 27

 DDC Clock
8

 CHRG+

 18

 13943KpaH/CHRG-

 28

 +5V
9

 1394TPA-

 19

 1394VG

 29

 1394TPB+.CLOCK+
10

 1394TPA+

 20

 1394VP

 30

 1394TPB-.CLOCK-
С1

 R (аналог.)

 C3

 PX Clock
С2

 G (аналог.)

 C5

 GND (для R, G, B)

 C4

 В (аналог.)
Интерфейс плоских дисплеев DFP (Digital Flat Panel, 1999 г., www.dfp-group.org) использует дешевый разъем типа MDR (mini-D ribbon) с ленточными контакта­ми (рис. 8.12), на который выведены лишь 3 пары сигналов для цифровых кана­лов данных, пара для цифрового канала синхронизации, питание (+5В), канал DDC2 (табл. 8.15) и сигнал обнаружения «горячего» подключения (HPD). Ча-

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

337

стота пикселов может достигать 85 МГц (для плоских панелей не требуется слиш­ком высокая частота развертки). Интерфейс пригоден (пока?) для режимов вплоть до 1280x1024 (24 бита на пиксел).



 

Рис. 8.12. Разъем плоского дисплея DFP

Таблица 8.15. Разъем DFP

Контакт Цепь      Контакт   Цепь



1

 ТХ1 +

 11

 ТХ2+
2

 ТХ1-

 12

 ТХ2-
3

 SHLD1

 13

 SHLD2
4

 SHLDC

 14

 SHLDO
5

 ТХС+

 15

 ТХО+
6

 ТХС-

 16

 ТХО-
7

 GND

 17

 NC
8

 +5V

 18

 HPD
9

 NC

 19

 DDC_DAT
10

 NC

 20

 DDC CLK
ИнтерфейсD^( Digital Visual Interface) разработан группой DDWG (Digital Display Working Group — рабочая группа по цифровым дисплеям, www.ddwg.org) в 1999 г. и предназначен для подключения дисплеев любого типа (ЭЛТ и матричных) к ком­пьютеру, причем возможны два варианта коннекторов и интерфейса: чисто циф­ровой и цифровой с традиционными аналоговыми сигналами. Во втором случае к разъему DVI через пассивный переходник может быть подключен монитор с обыч­ным аналоговым VGA-интерфейсом.

Минимальный вариант цифрового интерфейса содержит канал синхронизации и три канала данных (DataO-2). В таком варианте интерфейс почти ничем не от­личается от аналогового — меняется только местоположение ЦАП и применяется цифровой способ доставки данных. При этом гамма-коррекция возлагается на дисплей. Однако интерфейс предусматривает способ повышения пропускной способности за счет более эффективного использования времени. Дело в том, что традиционные ЭЛТ-мониторы имеют довольно значительное время обратного хода луча по строке и кадру, в течение которого пикселы на экран, естественно, не выводятся, — в это время интерфейс простаивает. Для матричных дисплеев этих пауз не требуется, поэтому тот же объем информации о пикселах может пере­даваться за большее время — практически за весь период кадра. Следовательно,

338

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

можно либо снижать тактовую частоту передачи пикселов (не меняя разрешения и частоты развертки), либо с той же (предельно достижимой) частотой передачи увеличить разрешение или (и) частоту развертки. Спецификация DVI предпола­гает, что возможность передачи данных в течение всего периода кадра может по­явиться и у цифровых дисплеев, построенных на обычных ЭЛТ, за счет внутрен­ней буферизации.


При наличии буферизации экрана в дисплее можно пойти и дальше — вместо непрерывной регенерации экрана, которой озабочены традици­онные видеоадаптеры, передавать данные только при изменениях изображения, но это пока лишь возможные перспективы. В полном варианте добавляются еще 3 цифровых канала (Data3-5), информационная нагрузка должна распределять­ся поровну между парами каналов. Таким образом, четные пикселы будут пере­даваться по каналам О (R), 1 (G) и 2 (В), а нечетные — соответственно по 3,4 и 5, и интерфейс позволит передавать пикселы с частотой до 330 МГц (165x2). Преду­сматривается и иное использование дополнительных каналов: когда 8 бит на коди­рование базисного цвета покажется недостаточным^), каналы 3,4 и 5 могут допол­нить (как младшие биты) данные каналов О, 1 и 2 (старшие).

Кроме сигналов T.M.D.S. в интерфейс DVI входят сигналы интерфейса VESA DDC2: DDC Data и DDC Clock, а также линия питания +5 В, по которой от ви­деокарты питаются цепи DDC, позволяя обмениваться конфигурационной ин­формацией даже с выключенным монитором. Конфигурационная информация позволяет системе определить возможности монитора и должным образом скон­фигурировать имеющиеся каналы данных, согласуя возможности и видеокарты, и дисплея. Имеется также сигнал HPD (Hot Plug Detect), с помощью которо­го система может следить за подключением/отключением дисплея. «Горячее» подключение обеспечивается также и механическими особенностями разъемов, поддерживающих требуемую последовательность соединения/рассоединения раз­ных групп контактов. Таким образом, дисплеи с DVI обеспечивают все необхо­димые функции для реализации принципов PnP. Интерфейс и дисплеи с DVI должны обеспечивать стандартные (VESA) графические режимы, начиная от 640x480/60 Гц (частота пикселов 22,175 МГц). Его предел - 2048x1536 пикселов (частота 330 МГц). Интерфейс поддерживает сигнализацию управления энерго­потреблением (DPMS).

Вид коннекторов DVI приведен на рис. 8.13, расположение сигнальных контак­тов дано в табл. 8.16.



С1  С2


СЗ   С4

а                                                                              б

Рис. 8.13. Коннекторы DVI (розетки): а — только цифровой, б — цифровой с аналоговым

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

339

Таблица 8.16. Коннектор DVI

Контакт   Цепь

Контакт   Цепь

Контакт  Цепь

 

1

 Data2-

 9

 Datal-

 17

 DataO-
2

 Data2+

 10

 Data1 +

 18

 DataO+
3

 Экран 2/4

 11

 Экран 1/3

 19

 Экран 0/5
4

 Data4-

 12

 DataS-

 20

 DataS-
5

 Data4+

 13

 Data3+

 21

 Data5+
6

 DDC Clock

 14

 +5 В

 22

 Экран Clock
7

 DDC Data

 15

 GND (для + 5 В, HSync и VSync)

 23

 Clock*
8

 VSync(TTTI)

 16

 HPD

 24

 Clock-
С1

 R (аналог.)

 C3

 в (аналог.)
С2

 G (аналог.)

 C5

 GND (для R, G, B)

 C4

 HSync (ТТЛ)

Содержание раздела







Главная сайта