Аппаратные интерфейсы ПК
         

Аналоговые интерфейсы RGB


Интерфейс RGB Analog с аналоговой передачей сигналов яркости базисных цве­тов позволяет передавать формально неограниченное число оттенков. Сигналы базисных цветов в современных адаптерах формируются 8-разрядными ЦАП, что позволяет выводить 16,7 миллионов цветов (True Color). Для уменьшения перекрест­ных помех эти сигналы передаются по витым парам, с собственными обратными линиями (Return). Для согласования с кабелем в мониторе каждая сигнальная пара нагружается резистором. Черному цвету соответствует нулевой потенциал на ли­ниях всех цветов, полной яркости каждого цвета соответствует уровень +0,7 В (не все графические адаптеры обеспечивают полную амплитуду сигнала). Сигналы управления, состояния и синхронизации передаются сигналами ТТЛ. Временные диаграммы интерфейса RGB (они применимы и к интерфейсу RGB TTL) иллю­стрирует рис. 8.9. Сигналы R, G, В, здесь показаны условно — изображены интерва­лы, во время которых сигналы отображаются засветкой точек экрана (видимая часть изображения — в областях пересечения отображения по кадру и по строке, в остальное время луч принудительно гасится). На рисунке показаны основные временные параметры сигналов. Стандарт VESA DMT (Discrete Monitor Timing, 1994-1998 гг.) задает дискретный ряд вариантов параметров для различных ре­жимов разрешения. Несколько более поздний стандарт VESA GTF (Generalized Timing Formula Standard) задает формулы для определения всех параметров син­хронизации, исходными данными для расчета являются следующие:

¦     формат экрана в пикселах (например, 800x600);

¦     необходимость дополнительного видимого обрамления (overscan borders);

¦     тип развертки — построчная (non-interlaced) или черезстрочная (interlaced);

¦     одна из заданных частот: кадров, строк или пикселов.

Поскольку стандартов много, один и тот же набор этих параметров разными гра­фическими картами и их драйверами может использовать несколько отличающи-


328

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

еся ^ временные параметры сигнала. Эти вариации приходится компенсировать настройками монитора (размер и смещение по вертикали и горизонтали). Приме­ры параметров синхронизации для построчной развертки приведены в табл. 8.6. Обратим внимание, что для строчной развертки параметры синхронизации зада­ются в микросекундах, а для кадровой — в числе строк за это время.



Рис. 8.9. Временные диаграммы интерфейса RGB: a — общая картина, б — строчная развертка, в — кадровая развертка







Таблица 8.6. Параметры синхронизации



8.4. Интерфейсы графических адаптеров

329

Режим         Частота           Частота Частота               Строчная                                                          Кадровая

VESA                         кадров,     строк,   пикселов,              развертка, мкс                                             развертка,

ГЦ                   кГц        МГц                                                                                                             строк

Fv                   Fh         Fp                                        Abcdefgh

1280x1024

 75.0

 79.9

 135
SXGA(75Hz)
1280x1024

 85.0

 91.1
SXGA(85Hz)
1600x1024

 60.0

 63.6
(60Hz)
1600x1024

 85.0

 91.4
(85Hz)
1600x1200

 85.0

 106.3
(85Hz)
1920x1200

 60.0

 74.5
(60Hz)
1920x1200

 85.0

 107.1
(85Hz)
2048x1536

 75.0

 120.2
(75Hz)
2304x1440

 80.0

 120.6
(80Hz)
Впервые аналоговый интерфейс был применен на адаптере PGA фирмы IBM, где для него использовался 9-контактный разъем DB-9S (табл. 8.7). В дальнейшем, начиная с адаптеров VGA, стали применять малогабаритный 15-контактный разъем с таким же внешним размером (табл. 8.8). По назначению сигналов эти интерфей­сы в основном совпадают, существуют даже переходные кабели с 15- на 9-контакт­ные разъемы (табл. 8.9).


В адаптере PGA используется совмещенная синхрониза­ция (Composite Sync) сигналом (H+V)Sync.; этот режим поддерживают и многие современные мониторы.

Таблица 8.7. Аналоговый интерфейс монитора PGA (разъем DB-9S)

Контакт

Сигнал
1

 Red
2

 Green
3

 Blue
4

 (H+V)Sync
5

 Mode Control
6

 Red Return
7

 Green Return
8

 Blue Return
9

 GND
330
                     Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств



1   Сигналы DDC Return, SDA и SCL задействуются только при поддержке DDC. При этом контакт 9 может использоваться для питания логики DDC (+5 В).

2   Сигнал (H+V)Sync используется при совмещенной синхронизации (Composite Sync).

Таблица 8.9. Переходник 9-15 аналогового интерфейса монитора

Контакт DB9   Сигнал

Контактов 15

 

1

 Red

 1
2

 Green

 2
3

 Blue

 3
4

 H.Sync

 13
5

 V.Sync

 14
6

 Red Return

 6
7

 Green Return

 7
8

 Blue Return

 8
9

 GND

 10,11
Несмотря (в прямом смысле) на наличие ключа — D-образного кожуха, 15-кон­тактные разъемы ухитряются вставлять в перевернутом положении, при этом один из контактов среднего ряда подгибается, а потом и ломается (штырьки этих разъе­мов тоньше и слабее, чем у 9-контактных). Естественно, монитор, подключенный таким образом, работать не будет.

В компьютерах Macintosh монитор, совместимый по параметрам с VGA, имеет разъем DB-15P (такой же, как и у Game-порта PC). Назначение его выводов при­ведено в табл. 8.10.

8.4. Интерфейсы графических адаптеров___________________________________________ 331

Таблица 8.10. Разъем VGA Macintosh Контакт     Сигнал

1

 Red Return
2

 Red
3

 Comp.Sync
4

 IDO
5

 Green
6

 Green Return
7

 ID1
8

 He используется
9

 Blue
10

 ID2
11

 Sync. GND
12

 V.Sync
13

 Blue Return
14

 H.SyncGND
15

 H.Sync
<


Кроме передачи изображения, по интерфейсу передают информацию, необходи­мую для автоматизации согласования параметров и режимов монитора и компью­тера. «Интересы» компьютера представляет дисплейный адаптер, к которому и подключается монитор. С его помощью обеспечиваются идентификация мо­нитора, необходимая для поддержки PnP, и управление энергопотреблением монитора.

Для простейшей идентификации в интерфейс ввели четыре логических сигнала IDO-ID3, по которым адаптер мог определить тип подключенного монитора IBM. Со стороны монитора эти линии либо подключались к шине GND, либо оставля­лись неподключенными. Однако из этой системы идентификации использовали лишь сигнал ID1, по которому определяют факт подключения монохромного мони­тора. Монохромный монитор может быть опознан адаптером и иначе — по отсут­ствию нагрузки на линиях Red и Blue.

Параллельную идентификацию мониторов заменила последовательная по кана­лу цифрового интерфейса VESA DDC (Display Data Channel). Этот канал постро­ен на интерфейсах PC (DDC2B) или ACCESS.Bus (DDC2AB), которые требуют всего два ТТЛ-сигнала SCL и SDA. Интерфейс DDC1 является однонаправлен­ным — монитор посылает адаптеру блок своих параметров по линии SDA (кон­такт 12), которые синхронизируются сигналом V.Sync (контакт 14). На время при­ема блока параметров адаптер может повысить частоту V.Sync до 25 кГц (генератор кадровой развертки по такой высокой частоте синхронизироваться не будет). Интерфейс DDC2 является двунаправленным; для синхронизации используется выделенный сигнал SCL (контакт 15). Интерфейс DDC2AB отличается тем, что допускает подключение ПУ, не требующих высокой скорости обмена, к компью­теру по последовательной шине ACCESS.Bus (см. п. 11.1.2).

332_________ Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

Блок параметров расширенной идентификации дисплея EDID (Extended Display Identification) имеет одну и ту же структуру для любой реализации DDC (табл. 8.11).



Таблица 8.11. Блок расширенной идентификации EDID Смещение,байт  Длина,байт   Назначение

0

 8
8

 10
18

 2
20

 15
35

 19
54

 72
126

 1
127      г

 1
Заголовок (индикатор начала потока EDID)

 Идентификатор изделия (назначается производителем)

Версия EDID

Основные параметры и возможности дисплея

Установленные параметры синхронизации

Дескрипторы параметров синхронизации (байты 4-18)

Флаг расширения

Контрольная сумма

Для управления энергопотреблением монитора в соответствии со стандартом VESA DPMS (Display Power Management Signaling) используются сигналы кад­ровой и строчной синхронизации V.Sync и H.Sync (табл. 8.12).

Таблица 8.12. Управление энергопотреблением монитора (VESA DPMS)

Режим              H.Sync             V.Sync

On                  Активен         Активен

Standby            Неактивен          Активен

Suspend            Активен             Неактивен

Off                  Неактивен       Неактивен

Разъемы, применяемые в современных адаптерах и мониторах SVGA, не предна­значены для передачи высокочастотных сигналов. Пределом для них является при­мерно 150 МГц, что для высокого разрешения и высокой частоты регенерации недостаточно. Поэтому на больших профессиональных мониторах с высокими разрешением и частотами синхронизации и на соответствующих адаптерах име­ются BNC-разъемы для соединения с помощью коаксиальных кабелей. Монито­ры с коаксиальными входами могут быть подключены и к адаптерам с разъемом DB-15, для чего выпускаются специальные переходные кабели. У этих кабелей может быть 3-5 75-омных коаксиальных разъемов BNC:

¦     3 разъема — сигналы базисных цветов, смешанная синхронизация (composite sync) передается в канале зеленого цвета;

¦     4 разъема — смешанная синхронизация передается по отдельному кабелю;

¦     5 разъемов — вертикальная и горизонтальная синхронизация передается по раздельным кабелям.



С помощью коаксиальных кабелей возможно удаление монитора от компьютера на расстояние до 10-15 м при хорошем изображении.

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

333

Для расширения частотного диапазона (и учитывая тенденцию к использованию последовательных шин USB и Fire Wire) для подключения ПУ к системному бло­ку компьютера VESA в 1995 г. предложила новый тип разъема EVC (Enhanced Video Connector). В 1998 г. была принята новая редакция, и разъем переименован в P&D-A (Plug&Display-Analog) с небольшими изменениями, касающимися ре­зервных контактов и цепей питания зарядного устройства. Кроме обычного ана­логового интерфейса RGB и канала DDC2, разъем P&D-A (EVC) имеет контакты для видеовхода, входные и выходные стереоаудиосигналы, шины USB и Fire Wire, а также линии питания постоянного тока для зарядки аккумуляторов портатив­ных ПК. Разъем имеет две секции: высокочастотную для присоединения четырех коаксиальных кабелей и низкочастотную на 30 контактов (рис. 8.10, табл. 8.13). Контакты высокочастотной секции, хотя и не являются коаксиальными, позволя­ют передавать сигналы с частотами до 2 ГГц. Контактом экранов является крес­тообразная перегородка. При использовании 75-омных коаксиальных кабелей на частоте 500 МГц гарантируется уровень отражений и перекрестных помех не выше 2 %. Высокочастотная секция — контакты С1-С4 и С5 (экран) — требуется для передачи цветовых сигналов R, G, В и синхросигнала пикселов РХ Clock. Син­хросигнал пикселов «интересен» матричным дисплеям (с их цифровой природой), его использование позволяет уменьшить погрешности передачи видеоинформа­ции. Частота этого сигнала равна либо частоте сканирования пикселов, либо ее половине (на высокой частоте нужна двойная синхронизация, по фронту и спаду, что уравнивает требования к полосе пропускания для линий цветовых данных и линии синхронизации пикселов).

Таблица 8.13. Разъем P&D-A (EVC)

Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь
1

 Audio Output, Right

 11

 Charging power input, +

 21

 Audio input, left
2

 Audio Output, Left

 12

 Charging power input, -

 22

 Audio input, right
3

 Audio Output, Return

 13

 Video input, Y или composite in

 23

 Audio input, return
4

 Sync Return

 14

 Video input, return

 24

 Stereo sync (TTL)
5

 Horizontal Sync (TTL)

 15

 Video input, С in

 25

 DDC return
6

 Vertical Sync (TTL)

 16

 USB Data +

 26

 DDC Data (SDA)
7

 Резерв

 17

 USB Data -

 27

 DDC Clock (SCL)
8

 Резерв

 18

 USB/1394 common mode shield

 28

 +5 В
9

 1394TPA-

 19

 1394VG

 29

 1394TPB+
10

 1394TPA+

 20

 1394VP

 30

 1394TPB-
С1

 R (аналог.)

 C3

 PX Clock
С2

 G (аналог.)

 C5

 GND (для R, G, B)

 C4

 В (аналог.)
<


334

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств



Рис. 8.10. Разъем Б/С и P&D (розетка)

Разъем поделен на компактные зоны для каждой группы сигналов, правда, шины USB и 1394 используют общий контакт для экрана. Назначение контактов видео­входа (S-Video или композитный, PAL или NTSC) может программироваться по каналу DDC2.

Стандарт определяет три уровня реализации: базовый, мультимедийный и пол­ный. Базовый включает только видеосигналы и DDC, в мультимедийном должны быть аудиосигналы. При использовании коннектора в полном объеме монитор превращается в коммутационный центр, который соединяется с компьютером одним кабелем, а все остальные ПУ (включая клавиатуру, мышь, принтер) под­ключаются к монитору. Разъем может использоваться для подключения пор­тативного ПК к док-станции. EVC собирает сигналы от разных подсистем — гра­фической, видео, аудио, последовательных шин и питания. Этот общий разъем, устанавливаемый на корпусе системного блока, может соединяться с разными платами внутренними кабелями через промежуточные разъемы. Этот разъем не следует путать с похожим по виду и названию разъемом P&D-A/D, описанным в следующем пункте. Разъемы EVC на компьютерах встречаются нечасто, и это объясняется не только их довольно высокой ценой. Устанавливать EVC на гра­фическую карту неудобно (она «обрастет» лишними интерфейсными шлейфами), а интегрированные системные платы редко имеют графические адаптеры с выда­ющимися параметрами, для которых он нужен.


Содержание раздела