一體化計算機工程LVDS顯示技術(shù)研究
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根據(jù)LVDS的傳輸線路組成，某一體化計算機中顯示電路應(yīng)由LVDS信號輸出、LVDS信號傳輸、LVDS信號接收三部分組成。在選擇LVDS輸出電路時，應(yīng)注意LVDS輸出接口的選擇。LVDS輸出接口也分為以下四種類型：
1）單路6位LVDS輸出接口，RGB信號均采用6位數(shù)據(jù)，共18位RGB數(shù)據(jù)；
2）雙路6位LVDS輸出接口，采用雙路方式傳輸，RGB信號采用6位數(shù)據(jù)，其中奇路數(shù)據(jù)為18位，偶路數(shù)據(jù)為18位，共36位RGB數(shù)據(jù)；
3）單路8位TTL輸出接口。這種接口電路中，采用單路方式傳輸，RGB信號采用8位數(shù)據(jù)，共24位RGB數(shù)據(jù)；
4）雙路8位1TL輸出位接口。這種接口電路中，采用雙路方式傳輸，RGB信號采用8位數(shù)據(jù)，其中奇路數(shù)據(jù)為24位，偶路數(shù)據(jù)為24位，共48位RGB數(shù)據(jù)。考慮到實際使用，單路6位LVDS接口就可以滿足。而單路6位LVDS接口需要四對差分線來通訊，三對差分線是數(shù)據(jù)傳輸，一對差分線用于時鐘信號傳輸。因此，選擇了一款支持單路6位LVDS顯示輸出的COMExpress模塊作為LVDS顯示的信號輸出端，選擇一款支持單路6位LVDS的LCD液晶顯示屏作為LVDS信號接收端。
2一體化計算機中LVDS顯示的實現(xiàn)
一體化計算機中的LVDS顯示發(fā)送端及接收端選型好之后，還需要考慮好LVDS信號傳輸?shù)脑O(shè)計，以確保信號質(zhì)量。
2.1計算機背板PCB設(shè)計
從COMExpress模塊引出的信號不能從COMExpress接口直接傳輸?shù)揭壕辽希@需要計算機背板的轉(zhuǎn)接，在背板PCB設(shè)計時要考慮好高速LVDS信號的走線，主要有以下幾點需要注意：
1）LVDS信號的匹配阻抗通常為100Ω±10%；2）保證差分線平行等距，一般是將差分線對長度誤差限制，盡量使用同層內(nèi)的差分；
3）LVDS差分對走線應(yīng)盡可地短而直，避免過孔和大于90°的轉(zhuǎn)向；
4）LVDS信號要遠(yuǎn)離其它信號。其他信號最好分層布線，若必須使用同一層走線，距離應(yīng)大于3～5倍差分線間距；
5）不同差分線對間的間距至少應(yīng)大于3～5倍差分線間距。
2.2傳輸線纜的設(shè)計
從計算機背板到顯示屏之間，需要設(shè)計有傳輸線纜。在設(shè)計傳輸線纜的時候，為確保信號質(zhì)量，應(yīng)該注意以下幾點：
1）信號傳輸線纜應(yīng)雙絞、等長；
2）要做好線纜的屏蔽，屏蔽層要接地；
3）信號線纜要注意避開其他信號線，尤其是電源線纜，防止造成干擾；
4）選用的連接器務(wù)必要壓接可靠，采用的接觸件一般為銅材質(zhì)以保證信號質(zhì)量。
3調(diào)試及故障分析
一體化計算機按照上述設(shè)計方案進(jìn)行了生產(chǎn)，在首次測試時，發(fā)現(xiàn)顯示屏上沒有顯示，經(jīng)檢查，LVDS信號線路連接正確，在調(diào)試板上測試COMExpress模塊，顯示正常，但在查看BIOS設(shè)置時，發(fā)現(xiàn)可以設(shè)置主模塊的輸出為單路6位LVDS輸出，或是單路8位LVDS輸出，默認(rèn)的是單路8位輸出，與液晶屏的輸入接口不符，導(dǎo)致沒有顯示。調(diào)整為單路6位輸出后，顯示正常。在后續(xù)一體化計算機的調(diào)試、試驗中，發(fā)生過一些顯示故障，總結(jié)起來，主要有黑屏、抖屏、缺色現(xiàn)象。通過更換模塊的方式進(jìn)行排查，排除了線纜、液晶顯示器的問題，定位是LVDS顯示輸出異常。然后在發(fā)生故障時，測量了故障模塊的LVDS信號輸出波形，通過對比工作正常時的波形，發(fā)現(xiàn)主要是時鐘信號波形異常。工作正常時的LVDS時鐘信號（TXCLK±）.根據(jù)LVDS信號的通信原理，在LVDS顯示工作正常時，時鐘信號的擺幅應(yīng)滿足的要求，即LVDS時鐘信號的TXCLK+與TXCLK-差分信號對的差值在250mV～450mV時，判斷為邏輯“1”，差值大于-250mV時～-450mV，判斷為邏輯“0”，而且同時必須滿足峰峰值的要求，在差值最小的250mV時，峰峰值最小應(yīng)滿足500mV，在差值最大的450mV時，最大峰峰值為900mV。根據(jù)故障時的時鐘信號波形與要求對比，可以清晰地判斷出故障的波形不滿足中的LVDS時鐘信號的要求，從而造成LVDS顯示無法正常工作，解釋了故障機理，下一步則需要對輸出LVDS顯示的模塊進(jìn)行進(jìn)一步的故障分析。
4結(jié)論
本文在工程應(yīng)用中，依據(jù)LVDS顯示的基本原理，結(jié)合了LVDS在應(yīng)用中的一些經(jīng)驗，成功實現(xiàn)了應(yīng)用LVDS顯示的某一體化計算機，并對調(diào)試過程中發(fā)生的問題進(jìn)行了分析，供其他需要LVDS顯示工程應(yīng)用的設(shè)計者作為參考。
作者：孫懿 單位：江蘇自動化研究所
