便攜式設(shè)計(jì)的高速視頻總線設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

IT產(chǎn)品和視頻
處理器和ASIC廠商一直面臨控制設(shè)備管腳數(shù)的問(wèn)題，序列視頻相互連接能讓管腳數(shù)減少，這點(diǎn)極具吸引力。Intel率先采用DVO輸出而淘汰GPU輸出并行總線，使得總線寬度減少將近50%。接著，Intel推出真正只需運(yùn)用四條差動(dòng)線路的串行接口SDVO。

圖像處理產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重大瓶頸是顯示器面板輸入。如今幾乎所有大型圖像面板(指德州儀器的 FlatLink或National Semiconductor的PanelLink)都采用7:1數(shù)據(jù)壓縮比的LVDS序列器。筆記本電腦顯示器面板主要采用18位/像素的色彩分辨率。其中，使用三個(gè)差動(dòng)數(shù)據(jù)線路和一條頻率線路，將數(shù)據(jù)和其他三個(gè)同步信號(hào)傳輸至面板。監(jiān)視器和電視面板需要各像素具有24位、30位甚至高達(dá)48位的色彩分辨率。這通常會(huì)運(yùn)用相同的7:1 LVDS串行化技術(shù)，LVDS通道的數(shù)量也會(huì)從四個(gè)差動(dòng)對(duì)隨之增加為五對(duì)、六對(duì)或七對(duì)。

顯示器面板有不同的色彩分辨率(16位和48位)，也有不同的屏幕分辨率(QVGA和FHD)。不斷提高的面板分辨率能夠轉(zhuǎn)換為更為快速的像素時(shí)鐘速率，而且需要更多的數(shù)據(jù)處理量。LVDS序列器能夠以大約135MHz的像素頻率速度達(dá)到最大的數(shù)據(jù)傳輸速率。為了達(dá)到更快速的時(shí)鐘速率，像素傳輸可區(qū)分為奇、偶像素?cái)?shù)據(jù)，并透過(guò)兩個(gè)平行LVDS聯(lián)結(jié)進(jìn)行傳輸。目前最大的電視使用多達(dá)32個(gè)差動(dòng)信號(hào)對(duì)，使得像素時(shí)鐘速率達(dá)到540MHz成為可能，而處理如此大量的LVDS信號(hào)讓EMI處理變得極具挑戰(zhàn)性。雖然7:1 LVDS串行化架構(gòu)被明確地限定為技術(shù)層級(jí)，不過(guò)仍相當(dāng)受到歡迎，有多種途徑可取得這項(xiàng)技術(shù)。

使用7:1 LVDS SERDES作為內(nèi)部接口時(shí)，數(shù)字視頻接口(DVI)則成為外部連接設(shè)備的對(duì)應(yīng)。進(jìn)行串行化之前，會(huì)先將數(shù)據(jù)編碼。其中，采用的編碼機(jī)制是最小化傳輸差動(dòng)信號(hào)(TMDS)，這是Silicon Image所研發(fā)的技術(shù)。TMDS不只提供AC平衡信號(hào)，而且能夠在提高時(shí)鐘速率時(shí)降低數(shù)據(jù)線路的EMI。第三項(xiàng)類似的技術(shù)是高畫質(zhì)多媒體接口(HDMI)，HDMI將 DVI概念予以延伸，在TMDS信號(hào)加入音頻和數(shù)據(jù)加密。LVDS串行化、DVI和HDMI都有一個(gè)重大的設(shè)計(jì)缺陷，就是像素頻率信號(hào)與數(shù)據(jù)為并行傳輸。由于接收器使用此頻率信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)原(DLL)，使得聯(lián)結(jié)的設(shè)定和控制時(shí)間變得極為重要，對(duì)于內(nèi)建信號(hào)歪斜修正(deskew)功能的接收器，甚至?xí)档推渥畲髷?shù)據(jù)傳輸速率。

將時(shí)鐘信號(hào)嵌入數(shù)據(jù)的序列器技術(shù)能夠達(dá)到最高的數(shù)據(jù)傳輸速率，THine的V-by-One便是其中一例，然而專屬性解決方案限制了這一技術(shù)的使用。DisplayPort(DP)成為未來(lái)PC業(yè)界優(yōu)先采用的顯示相互連接方式。DP是一種結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)的開放技術(shù)，擴(kuò)充性相當(dāng)高，而且使用8B10B編碼，具備數(shù)據(jù)擾頻(data scrambling)、SSC、信道間信號(hào)歪斜修正及嵌入式計(jì)時(shí)等功能。DP能夠提供低功耗且高處理量的低 EMI 視頻接口。從去年起直接驅(qū)動(dòng)顯示器已開始采用DP，并且逐漸取代筆記本電腦的LVDS顯示連接。

在2007年時(shí)，消費(fèi)性電子產(chǎn)業(yè)對(duì)iPhone的成功以及UltraMobilePC激增的銷售佳績(jī)感到震撼，這些產(chǎn)品都是采用移動(dòng)處理器來(lái)支持低功耗的PC引擎。顯示器面板廠商如今正借由動(dòng)態(tài)背光源的運(yùn)用及OLED顯示技術(shù)的提升來(lái)開發(fā)可降低功耗的解決方案。能夠驅(qū)動(dòng)大型彩色筆記本電腦面板的行動(dòng)處理器即將實(shí)現(xiàn)，不過(guò)這讓行動(dòng)處理器設(shè)計(jì)人員不易選擇正確的視頻接口，因?yàn)轵?qū)動(dòng)手機(jī)HDMI的需求正日益增加，而且DSI、HDMI、LVDS SERDES和DP之間開始出現(xiàn)相互重疊的現(xiàn)象。

另外，透過(guò)光纖及無(wú)線連接進(jìn)行視頻傳輸?shù)男枨蟪霈F(xiàn)。不只影像畫面需要無(wú)線連接，壁掛式超薄型LCD電視也同樣需要。透過(guò)現(xiàn)有的設(shè)備并利用MPEG譯碼來(lái)傳輸經(jīng)過(guò)壓縮的視頻實(shí)屬不易，尤其在大型電視屏幕上播放電影和視頻更是如此。以往只有并行總線可用，如今大多數(shù)視頻架構(gòu)仍然使用低串行化密度，并維持像素頻率與資料的平行?，F(xiàn)在，改用頻率嵌入于數(shù)據(jù)的完全優(yōu)化序列聯(lián)機(jī)終于開始出現(xiàn)，透過(guò)適應(yīng)接收器的等化和傳輸預(yù)加重技術(shù)(transmit pre-emphasis)的使用，線路的數(shù)量將可進(jìn)一步減少。

未來(lái)趨勢(shì)如何變化
電視產(chǎn)業(yè)中Full HD高畫質(zhì)屏幕的發(fā)展趨勢(shì)不容小覷，而且一般人都很樂(lè)意透過(guò)大型屏幕與朋友分享個(gè)人設(shè)備中的內(nèi)容。之前，18位色彩和QVGA分辨率被誤認(rèn)為對(duì)便攜式低功耗產(chǎn)品已經(jīng)綽綽有余，如果忽視3D電影近期的成長(zhǎng)或3D DLP電視的商業(yè)量產(chǎn)上市，將錯(cuò)過(guò)這一發(fā)展趨勢(shì)。例如，夢(mèng)工廠電影制作公司(DreamWorks)已定立多項(xiàng)計(jì)劃，從2009年開始就以3D方式制作所有新電影。3D圖像處理需要加倍的數(shù)據(jù)處理量，以及更進(jìn)階的信號(hào)處理技術(shù)。全像技術(shù)(holographic techniques)使得設(shè)計(jì)人員能夠制作出具有影像投影功能的眼鏡，不只質(zhì)量輕，而且外型美觀，顯示袖珍型影像投影技術(shù)如今已逐漸實(shí)現(xiàn)。另外，目前已首度證實(shí)，筆記本電腦的電池供電可支持30英寸的投影，這一尺寸的屏幕需要高于VGA等級(jí)的分辨率。