HDwire取代LVDS技术详释

简介

电视机的发展在过去15年来进步神速。诸如液晶显示器(LCD)和电浆显示器(plasma)等平面面板技术的出现，让冷阴极管和背投影产品逐渐消失。屏幕尺寸快速增加而厚度却越来越薄，让电视机变成可以挂在墙上欣赏的艺术品。然而，不只是我们从外观上可以观察到的屏幕构造产生变化，内部的影像接口也不断在改变。模拟已经被数字所取代，为使用者带来一种难以匹敌的观赏经验。

当然，就跟每种新兴技术一样，消费者的需求迟早会超过系统能达到的性能。当影像格式和屏幕尺寸变大时，用来支持它们的频宽也必须随之增加。这就在现有的设计上增加了新的需求，一种越来越难满足的需求。

TranSwitch推出HDwire进入这个具挑战性的市场。以荣获许多一级多媒体产品采用的先进智能财产权(IP)高速接口核心和集成电路(IC)闻名的TranSwitch,以突破电视机中的频宽瓶颈为目标而研发了HDwire.

但是在我们探究这项最新的技术发展之前，让我们先快速浏览一下我们到达目前发展程度的方式及原因。

电视技术的演进

约翰洛吉贝尔德(John Logie Baird) 在1925年首次展示行动影像的传输，这个突破性的进展被公认为是电视的首次真正展示。后续的几十年间，这个系统无疑地有许多更精细的改进，包括广播方式的进步，但电视的基础仍然相同：接收一个模拟讯号然后显示在玻璃屏幕上。彩色取代了黑白、背投影产品补足了冷阴极管(CRT)的不足、缆线和卫星变成传输的媒介，但是最终电视还是一台模拟的显示器。

所有的一切在1990年代中期全世界第一台高分辨率平面电视出现之后发生了变化。使用电浆技术的新电视，厚度只有CRT的一小部分。紧接着很快出现新的接口技术，例如数字影像接口(DVI)和高分辨率多媒体界面(HDMI)，这些都预告了模拟电视转变成数字电视的趋势。

然而，这只是个开端。HDMI让播放格式尺寸不断增加的高分辨率影像可以在我们的家用娱乐系统上显示。对频宽的要求开始增加，现有电视构造的限制开始越加明显。

平面电视构造

如果我们简单看看平面电视的主要零件，将会发现：

- 显示面板 (电浆、液晶显示器、有机发光二极管)

- 时序控制器(Tcon)板，用来驱动面板

- 影像处理器板，上面有系统单芯片(SoC)IC.负责把自讯号源接收进来的信息流转换成Tcon的正确格式。

- 电源供应模块

图1:一般平面电视拆解图

当平面电视的尺寸还很小的时候，SoC和Tcon可以固定在同一块印刷电路板(PCB)上。不过，当屏幕尺寸增加之后，继续用一块大型的PCB就变得太昂贵(也太重)，因而逐渐形成两块板子的解决方案。

当SoC和Tcon放在不同的PCB之后，就需要一种相互连接的技术来传输他们之间的讯号，在1990年代中期，电视制造商采用LVDS接口技术做为实际上的标准。

LVDS技术

LVDS(低电压差分信号)是由国家半导体在1990年代初所研发的，于1996年首次使用在电视机中。16年后，它仍然是此项应用的主导技术。这项技术的真实名称实际上是平面显示器连结(FPD-Link)，但是因为它是LVDS的第一个大型应用，因此很多工程师将FPF-Link和LVDS做为同义词使用。

LVDS被定义在ANSI/TIA/EIA-644-A标准中，这是由数据传输接口委员会TR30.2于1995

年发展的标准。它是低电压、低功率的差分技术，主要使用在点对点和多点连接的接线驱动应用。此标准建议最大数据率655 Mbps,但最近推出的高速LVDS的限制已增加到大约1.2Gbps.

LVDS是设计为每个时脉可驱动7 个资料位。每5条资料信道就需要一条单独的时钟信道，而这就表示要增加大约16%的缆线固定成本。

LVDS及其扩充性

LVDS已经在业界盛行多年，近来分辨率和播放格式的进展已经导致频宽增加不少。具有60Hz和120Hz更新频率的电视已经在商店内贩售，2012年的CES展甚至还陈列了4Kx2K的电视。因此，用来支持这些频宽的LVDS线路的数目已增加颇多，导致电视制造商增加更多生产上的成本和复杂性。

随着市场预估有较高更新频率的电视出货数目会稳定成长，LVDS的限制将变得更加明显。成本压力和工程限制将会迫使电视制造商寻求替代的解决方案。

图2:60/120/240Hz电视出货预估

HDwire-取代LVDS的终极方案

TranSwitch所研发的HDwire提供了一个可替代LVDS 的先进方案。HDwire使用进阶的信

号技术，可以用低价且简单的扁平电缆取代多条LVDS缆线。这项技术预计能以少量线材和更简易的系统设计简化面板的相互连接方式。

HDwire接口可包含多达12条、每一条可支持5.0Gpbs的顺向信息信道，和可支持1.25/2.50Gpbs的可选用的反向数据信道。这个接口可以支持每个色彩12位、分辨率4K x 2K、更新频率120Hz(53.5Gpbs)，以及每个色彩12位、分辨率8K x 4