Аппаратные интерфейсы ПК
         

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP


Повсеместный переход на цифровые технологии коснулся и видеомониторов. Традиционный аналоговый канал передачи видеосигналов стал узким местом видеосистемы. По пути от ЦАП к входам видеоусилителей монитора сигнал про­ходит через пару разъемов и кабель. Несогласованность элементов, вызывающая отражения сигналов («звон») и неравномерности частотных характеристик, при­водит к искажению формы сигналов цветов, что становится особо заметным на режимах с высоким разрешением и высокой частотой регенерации. Повысить ка­чество изображения можно, перенеся устройства ЦАП в монитор, прямо на плату видеоусилителей, и подав на них цифровые сигналы базисных цветов. Плоские дисплеи (матрицы TFT) строятся на основе цифровых технологий, и им прихо­дится входные аналоговые сигналы преобразовывать обратно в цифровую фор­му. Все эти причины привели к необходимости разработки цифрового интерфей­са для передачи информации в монитор. От этого интерфейса требуется огромная пропускная способность: к примеру, при частоте пикселов 150 МГц и кодирова-

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

335

нии каждого пиксела 24-битным числом (True Color) требуется пропускная спо­собность 3,6 Гбит/с (450 Мбайт/с).

Для подключения плоских дисплеев был разработан специальный интерфейс Panel-Link, в 1996 г. его спецификация (FPDI-2) была утверждена VESA. Схема интерфей­са приведена на рис. 8.11. Цифровой интерфейс имеет 3 канала передачи данных (Data[0:3J) и канал синхронизации Clock. В каналах используется дифференци­альная передача сигналов с минимизацией переходов — так называемый прото­кол T.M.D.S. (Transition Minimazed Differetial Signaling). Каждый канал данных образован кодером, расположенным на видеокарте, линией связи и декодером, расположенным в дисплее. На вход кодера каждого канала поступают 8 бит кода яркости базисного цвета текущего пиксела. Кроме того, на вход кодера канала О поступают сигналы строчной и кадровой синхронизации, а на остальные каналы — дополнительные управляющие сигналы СТЦО:3], по паре на каждый канал.
Кодеры преобразуют данные в последовательный код, для минимизации переклю­чений 8 входных бит кодируются 10-битным символом, передаваемым по каналу последовательно. В зависимости от входного сигнала разрешения данных DE кодеры передают либо данные цветовых каналов, либо синхросигналы и управля­ющие биты. На приемной стороне сигналы декодируются и восстанавливаются в том же виде, в котором они поступали на входы кодеров. Частота пикселов может достигать 165 МГц, интерфейс обеспечивает максимальное разрешение 1280x1024 (24 бита на пиксел).

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP


Рис. 8.11. Схема цифрового интерфейса

Физические линии реализованы экранированными витыми парами. Передатчи­ки являются дифференциальными коммутируемыми источниками тока (12 мА), входы дифференциальных приемников подтянуты нагрузочными резисторами 50 Ом к уровню питания +3,3 В, амплитуда сигнала 500 мВ. Выбранный метод кодирования пригоден и для передачи по оптоволоконному кабелю (сигнал не

336

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

имеет постоянной составляющей), но пока спецификация определяет только элек­трический интерфейс.

Вышеописанный протокол используется в интерфейсах P&D, DVI и DFP, из ко­торых наибольшее распространение получили DVI (как самый мощный и универ­сальный) и DFP (как самый дешевый специализированный). Разъемы этих ин­терфейсов можно встретить на многих графических адаптерах с двумя выходами. Почти не прижившийся дорогой P&D можно рассматривать как комбинацию усе­ченного EVC с усеченным DVI. Благодаря использованию стандартизованных сигналов (T.M.D.S.) при несовпадении разъема монитора и графической карты возможно применение пассивных переходников-адаптеров.

В интерфейсе VP&D (VESA Plug-and-Display, 1997 г.), он же P&D, используется такой же разъем, как в EVC (см. рис. 8.10). Здесь нет цепей аналоговых аудио­сигналов и видеовхода, а контакты, требовавшиеся для них, теперь назначены на цифровые каналы передачи сигналов. Интерфейс существует в двух вариантах: комбинированном и чисто цифровом.


На комбинированный разъем P&D-A/D (табл. 8.14) выведены и аналоговые сигналы (RGB и синхронизация), что обеспечи­ вает возможность подключения как цифрового, так и традиционного аналогового монитора. В чисто цифровом варианте P&D контактов аналоговых сигналов нет; монитор с аналоговым входом (с разъемом EVC или P&D-A) с ним работать не может (конструкция разъема и не позволит его подключить). Точно так же не удастся подключить и монитор с чисто цифровым входом P&D к выходу P&D-A (EVC).

Таблица 8.14. Разъем P&D-A/D

Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь

 Контакт

 Цепь
1

 Data 2+

 11

 Data1 +

 21

 Data 0-
2

 Data 2-

 12

 Datal-

 22

 Data 0+
3

 Экран2

 13

 Экран 1

 23

 Экран О
4

 Sync Rtn

 14

 Clock+

 24

 Stereo Sync TTL
5

 H.SyncTTL

 15

 Clock-

 25

 DDC Return
6

 'V.SyncTTL

 16

 USB Data+

 26

 DDC Data
7

 Экран Clock

 17

 USB Data-

 27

 DDC Clock
8

 CHRG+

 18

 13943KpaH/CHRG-

 28

 +5V
9

 1394TPA-

 19

 1394VG

 29

 1394TPB+.CLOCK+
10

 1394TPA+

 20

 1394VP

 30

 1394TPB-.CLOCK-
С1

 R (аналог.)

 C3

 PX Clock
С2

 G (аналог.)

 C5

 GND (для R, G, B)

 C4

 В (аналог.)
Интерфейс плоских дисплеев DFP (Digital Flat Panel, 1999 г., www.dfp-group.org) использует дешевый разъем типа MDR (mini-D ribbon) с ленточными контакта­ми (рис. 8.12), на который выведены лишь 3 пары сигналов для цифровых кана­лов данных, пара для цифрового канала синхронизации, питание (+5В), канал DDC2 (табл. 8.15) и сигнал обнаружения «горячего» подключения (HPD). Ча-

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

337

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
стота пикселов может достигать 85 МГц (для плоских панелей не требуется слиш­ком высокая частота развертки). Интерфейс пригоден (пока?) для режимов вплоть до 1280x1024 (24 бита на пиксел).

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP


 

Рис. 8.12. Разъем плоского дисплея DFP

Таблица 8.15. Разъем DFP

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
Контакт Цепь      Контакт   Цепь



1

 ТХ1 +

 11

 ТХ2+
2

 ТХ1-

 12

 ТХ2-
3

 SHLD1

 13

 SHLD2
4

 SHLDC

 14

 SHLDO
5

 ТХС+

 15

 ТХО+
6

 ТХС-

 16

 ТХО-
7

 GND

 17

 NC
8

 +5V

 18

 HPD
9

 NC

 19

 DDC_DAT
10

 NC

 20

 DDC CLK
Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
ИнтерфейсD^( Digital Visual Interface) разработан группой DDWG (Digital Display Working Group — рабочая группа по цифровым дисплеям, www.ddwg.org) в 1999 г. и предназначен для подключения дисплеев любого типа (ЭЛТ и матричных) к ком­пьютеру, причем возможны два варианта коннекторов и интерфейса: чисто циф­ровой и цифровой с традиционными аналоговыми сигналами. Во втором случае к разъему DVI через пассивный переходник может быть подключен монитор с обыч­ным аналоговым VGA-интерфейсом.

Минимальный вариант цифрового интерфейса содержит канал синхронизации и три канала данных (DataO-2). В таком варианте интерфейс почти ничем не от­личается от аналогового — меняется только местоположение ЦАП и применяется цифровой способ доставки данных. При этом гамма-коррекция возлагается на дисплей. Однако интерфейс предусматривает способ повышения пропускной способности за счет более эффективного использования времени. Дело в том, что традиционные ЭЛТ-мониторы имеют довольно значительное время обратного хода луча по строке и кадру, в течение которого пикселы на экран, естественно, не выводятся, — в это время интерфейс простаивает. Для матричных дисплеев этих пауз не требуется, поэтому тот же объем информации о пикселах может пере­даваться за большее время — практически за весь период кадра. Следовательно,

338

Глава 8. Специализированные интерфейсы периферийных устройств

можно либо снижать тактовую частоту передачи пикселов (не меняя разрешения и частоты развертки), либо с той же (предельно достижимой) частотой передачи увеличить разрешение или (и) частоту развертки. Спецификация DVI предпола­гает, что возможность передачи данных в течение всего периода кадра может по­явиться и у цифровых дисплеев, построенных на обычных ЭЛТ, за счет внутрен­ней буферизации.


При наличии буферизации экрана в дисплее можно пойти и дальше — вместо непрерывной регенерации экрана, которой озабочены традици­онные видеоадаптеры, передавать данные только при изменениях изображения, но это пока лишь возможные перспективы. В полном варианте добавляются еще 3 цифровых канала (Data3-5), информационная нагрузка должна распределять­ся поровну между парами каналов. Таким образом, четные пикселы будут пере­даваться по каналам О (R), 1 (G) и 2 (В), а нечетные — соответственно по 3,4 и 5, и интерфейс позволит передавать пикселы с частотой до 330 МГц (165x2). Преду­сматривается и иное использование дополнительных каналов: когда 8 бит на коди­рование базисного цвета покажется недостаточным^), каналы 3,4 и 5 могут допол­нить (как младшие биты) данные каналов О, 1 и 2 (старшие).

Кроме сигналов T.M.D.S. в интерфейс DVI входят сигналы интерфейса VESA DDC2: DDC Data и DDC Clock, а также линия питания +5 В, по которой от ви­деокарты питаются цепи DDC, позволяя обмениваться конфигурационной ин­формацией даже с выключенным монитором. Конфигурационная информация позволяет системе определить возможности монитора и должным образом скон­фигурировать имеющиеся каналы данных, согласуя возможности и видеокарты, и дисплея. Имеется также сигнал HPD (Hot Plug Detect), с помощью которо­го система может следить за подключением/отключением дисплея. «Горячее» подключение обеспечивается также и механическими особенностями разъемов, поддерживающих требуемую последовательность соединения/рассоединения раз­ных групп контактов. Таким образом, дисплеи с DVI обеспечивают все необхо­димые функции для реализации принципов PnP. Интерфейс и дисплеи с DVI должны обеспечивать стандартные (VESA) графические режимы, начиная от 640x480/60 Гц (частота пикселов 22,175 МГц). Его предел - 2048x1536 пикселов (частота 330 МГц). Интерфейс поддерживает сигнализацию управления энерго­потреблением (DPMS).

Вид коннекторов DVI приведен на рис. 8.13, расположение сигнальных контак­тов дано в табл. 8.16.



С1  С2
Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP


СЗ   С4

а                                                                              б

Рис. 8.13. Коннекторы DVI (розетки): а — только цифровой, б — цифровой с аналоговым

8.4. Интерфейсы графических адаптеров

339

Таблица 8.16. Коннектор DVI

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
Контакт   Цепь

Контакт   Цепь

Контакт  Цепь

Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
 

1

 Data2-

 9

 Datal-

 17

 DataO-
2

 Data2+

 10

 Data1 +

 18

 DataO+
3

 Экран 2/4

 11

 Экран 1/3

 19

 Экран 0/5
4

 Data4-

 12

 DataS-

 20

 DataS-
5

 Data4+

 13

 Data3+

 21

 Data5+
6

 DDC Clock

 14

 +5 В

 22

 Экран Clock
7

 DDC Data

 15

 GND (для + 5 В, HSync и VSync)

 23

 Clock*
8

 VSync(TTTI)

 16

 HPD

 24

 Clock-
С1

 R (аналог.)

 C3

 в (аналог.)
С2

 G (аналог.)

 C5

 GND (для R, G, B)

 C4

 HSync (ТТЛ)

Содержание раздела



Главная сайта