便携多媒体设备需求:串行视频接口取代并行接口

  并行总线已经成为小尺寸显示器的主流技术,特别是对分辨率为QCIF和QVGA的显示器而言。但是,便携多媒体设备要求更高分辨率的显示器、流式视频、更高帧速和色深等发展趋势,加之低功率和低EMI等要求,使得并行总线的实现不切实际。而串行视频接口可满足便携产品在空间、功耗和EMI等各个方面的苛刻要求。针对手机和PMP等便携多媒体设备,美国国家半导体(NS)最新推出了包括串行视频接口在内的多款模拟芯片。

  便携式设备的显示器,不论是在物理尺寸上还是在分辨率上都呈现出不断加大的趋势。更小的镶边尺寸可使显示区域更大,从而满足当前的产品外形要求。显示器的分辨率也在不断提高,因而带来了更精彩的观看体验。此外,帧速也增加到每秒50~60帧,以实现更加平滑的视频播放,而18位甚至24位色深正在取代过去的RGB565(16位)色深。这些发展趋势需要更高的带宽。例如,一个18位RGBHVGA显示器(320×480)、帧速为60fps(每秒60帧),以及无效显示区域比例为10%,需要10MHz的像素时钟,而像素带宽为 180Mbps。

  在过去,要将一条并行总线位RGB,采用的解决方案只是简单地增加更多线条RGB信号线条视频控制信号线(HS、VS和DE)和一条PCLK信号线条信号线。但这种线路增加同样带来了问题。

  第一个是物理空间问题,更多的信号线意味着更多的互联,这些互联自然会占用更大的空间,并且与小外形目标应用的要求不匹配。第二个是成本问题,越宽的电线成本越高,因为它需要更多的连接器管脚,同时增加了主机和目标产品的管脚数量所有这些都将导致成本上升。电池工作时间在任何时候都是最重要的。更多信号线会消耗更多功率,对便携式产品而言,这同样是不可取的。第三个关键的问题是EMI。一般情况下,流式视频端口产生的噪声,会随着信号数量的增加而增加。为了满足日益增加的带宽要求,还需要更加快速的转换时间。这个问题比较复杂,因为更快的信号沿速率会产生高频噪声分量。而数量更多的信号线也会增加干扰。在当今的便携式产品中,多个频段共存日益普及,例如WiFi蓝牙以及蜂窝(即多模GSM手机)等。无线频段中的噪音会降低接收器的灵敏度,这是绝对不允许的。通常降低EMI解决方案是采用额外的电容负载过滤信号沿速率。在对EMI进行有效控制时,它却极大地增加了功耗,这反过来又缩短了电池的工作时间。因此,并行接口处于两难境地。

  串行接口可满足便携式产品在各个方面的苛刻要求。首先,串行总线本身只有很少的信号线条信号线,因此,视频接口就可以减少到只有几个信号甚至只有一个信号。这可以减少互联的物理尺寸、连接器管脚数量、IC管脚数量,并且降低系统的总体成本。当然,越小的接口越容易将信号从主芯片(GUI)传送至显示器。这对于倒装、扭转,或有其它机械要求(如超薄)的产品尤为重要。

  串行视频接口满足便携设备尺寸和功耗等要求 其次,串行总线已经面向目标应用对物理层进行了改进。这并不是指普通的LVCMOS。它是专门针对便携式产品进行优化的物理层,包括类似于LVDS和单端电流模式物理层等。这类物理层的独特之处在于针对短传程嵌入式应用而进行的优化。这就允许采用更小的电压摆幅。采用更小的电压摆幅,负荷电容充电和放电所需的功耗就会大大降低。虽然分辨率更高的显示器、更高帧速和全色要求更高的转换速率,电流模式传输的功耗要比同类LVCMOS接口低得多(LVCMOS的电容负荷很高,主要用于电磁干扰过滤)。低功率也意味着低辐射干扰。有了良好控制的电流转换、电流信令传输及更小的电压摆幅,即使在更高速率下,接口产生的电磁干扰也极低。

  总之,串行视频接口完全可以满足应用要求。物理总线的尺寸越小,需要的空间就越小。而且总线越小,就可支持更加精细的物理/机械互联。在低电压摆幅下,功耗可降至最低,这使得电池可以为其它功能供电或者工作更长时间。信号数量少也会降低辐射。在噪声更小的情况下,只需很少的屏蔽,同升国际娱乐这意味着对无线电设备的接收器的影响将被降至最低(降低敏感度)。

  NS的低功率移动像素链路(MPL)系列产品可将包括图像、同升国际娱乐网址。短片及图形在内的大量视频数据串流传送到显示器,而且又可进一步延长电池寿命。

  LM2512 芯片是MPL系列的最新型号产品。这款高速串行主机芯片可以支持处理器与显示器之间的视频模式接口桥接。LM2512采用49焊球的UFBGA封装,不但具有高度的可设定能力,而且内置可校正颜色的独特对照表,因此系统设计工程师即使采用不同制造商的显示器,仍可确保画面色彩亮丽。FPD95120芯片是一款高性能、低温多晶(LTPS)显示器驱动器。这是装嵌在玻璃屏幕上最小的芯片,适用于半VGA格式,仅0.9mm的宽度让显示器生产商可以进一步扩大玻璃屏幕的实际有效面积。它内置MPL解串器和EEPROM,可以采用多家制造商的显示器。

  NS最近针对手持多媒体设备推出的7款显示、音频及电源管理芯片,以提升能源效率和实现更好的音视频效果,LM2512和FPD95120就是其中的两款。另外的五款产品还包括,适用于背光系统的RGB LED驱动器LP5520可以增强显示器的色彩效果,而且功耗更低,性能优于白光LED。LM49100音频子系统可以选用不同的预设模式,将单声道话音或立体声乐音等信号传送到单声道扬声器驱动器及以接地为参考电压的立体声耳机放大器。

  电源管理方面,LP5552是一款先进的电源管理芯片,可以支持自适应电压调节功能,可大幅降低处理器的耗电量。LP5552采用36焊球的micro SMD封装,内置两个800mA的降压稳压器及5个LDO。LM3668可升可降稳压器可以输出3.3V的电压,为微型硬盘驱动器的驱动马达提供稳压供电,而且效率高达90%以上。LM3207 DC/DC开关稳压器可以根据射频PA的实际需要将供电电压灵活调节至最低的水平,因此可大幅降低PA的耗电量,而且又可确保PA的线性表现完全不受影响。

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