FPGA | LVDS屏幕接口的应用

FPGA技术江湖

今天给大侠带来基于FPGA的LVDS屏幕接口应用，话不多说，上货。

什么是LVDS，LVDS的全称是Low-Voltage Differential Signaling ，即低电压差分信号。LVDS可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点。


1.LVDS的特点和分类

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LVDS为克服以TTL电平方式传输的高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。

LVDS是利用低电压差(典型值为350 mV)进行编码信息的。

LVDS信号的分为单路6位LVDS，双路6位LVDS，单路8位LVDS和双路8位LVDS，特点对比如下表：

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我们常用的是HDMI高清接口，那么LVDS与HDMI又有哪些区别呢。

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它们都是高清输出接口，LVDS由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。

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HDMI的TMDS是3.3V，而DDC电路的电平则是5V。传统的TTL驱动电平带来的噪声和功耗相对较大，要是对产品的EMI和EMC要求比较严格，则应该优选LVDS接口。

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2.LVDS的应用

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这里来看一个LVDS应用的例子：

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整个应用分为LVDS输出驱动板和LVDS接收液晶面板，一般主控芯片内部没有集成的LVDS发射模块，只提供6或8 bit RGB接口,传输的是TTL电平，这时候需要加一块TTL转LVDS的转换芯片，然后将LVDS信号传输给液晶面板。液晶面板的LVDS接收器再对信号做转换处理并显示。

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另外需要给液晶面板提供液晶的背光，背光电路一般放在驱动板，主控通过PWM信号对面板背光进行调节。若液晶面板带触摸功能，还需要设计触摸控制电路，触摸控制器与主控通过I2C通信，再去驱动液晶面板。

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那么对于产品设计，LVDS接口有单6，双6，单8，双8之分，我们怎么选LVDS接口呢？经过咨询相关屏幕厂家，得到以下回复。

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也就是说，选接口是由屏幕分辨率决定的，你选的屏幕分辨率高了，就得用高位数的，毕竟高分辨率要求基色信号的位数越多，才能在屏幕上显示更多色彩。
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上面是不集成LVDS的主控的应用方案，如全志的H6，显示接口只有6bit 的RGB接口和HDMI接口，无LVDS接口。但像性能更强大一点的全志T3和瑞芯微RK32x8平台等，就内部集成专门的LVDS接口，不用再桥接一片转换IC。

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在实际应用中，通常我们可以调节LVDS转换芯片的RS管脚配置去控制信号的摆幅，低摆幅LVDS输出可以进一步降低系统的EMI，并减小芯片功耗。

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3.关于LVDS Layout

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下面介绍一下关于LVDS的PCB 板布线时需要注意的点：
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1） 由于差分线较多并为了方便做阻抗匹配，PCB 至少采用四层板设计；

2） 电源滤波电容尽可能的靠近芯片电源 pin；

3） 每组电源都需要通过磁珠进行隔离，且都要增加电源滤波电容；

4） PCB 板尽可能铺设大面积的 GND ；

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5） LVDS 输出差分信号走线设计成 100Ω差分匹配，走线尽可能保持等长；

6） LVDS 输出差分信号正负通道间隔 S1 尽可能的小；

7） LVDS 各输出差分信号通道间的间隔至少要大于 2 倍 S1；

8） 100Ω终端电阻要尽可能的靠近 LVDS 接收器输入端口；

9） LVDS 输出差分信号通路尽可能的少用通孔，且走线避免设计成 90°弯角。

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