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如何选择显示桥接芯片(MIPI、LVDS、HDMI、eDP、RGB转换)

2022-02-13知识

【一、前言—这篇文章是写给硬件工程师、底层嵌入式工程师和电子爱好者看的】
在ARM和安卓时代,交互需求越来越强,720p、1080p、2K、4K、8K,分辨率一直在提升,对CPU的性能和电路板的设计要求也越来越高。

我为什么要写这篇文章,是因为在近2年的2个项目中,由于众所周知的半导体行业缺货问题,批量买不到我需要的mipi屏,但同尺寸的lvds选择很多,在搜索和选择mipi转lvds方案时,我发现和我类似需求的工程师非常多,除了mipi和lvds、hdmi、dp口的互转外,可能还有少数rgb、vga等接口的转换。

所以,尽管精力有限,我希望逐步去完善这篇文章,慢慢汇集合适的方案,也许可以给同行们在设计时有一些选型和设计参考。

除了列出合适的桥接方案,我们还应该知道自己为什么要选这个方案,有哪些需要考虑的参数。

【二、DSI各种接口总线简述】
DSI就是display interface的意思,先简单介绍下各种接口的硬件相关资料,其他太详细就不展开了,具体的可自行搜索。

1、LVDS:(Low-voltage differential signaling)

LVDS字面意思低压差分信号,在很多场景都有应用,本文只讨论显示接口上的LVDS。LVDS只能传输数据。下图是一个LVDS液晶的接口原理图,从中可以看到LVDS主要是4个数据差分对+1个CLK差分对。

LVDS差分线上的波形:

LVDS的具体传输协议和时序,可以找一份LVDS接口的LCD资料去看一下。

2、MIPI:(Mobile Industry Processor Interface)

Mipi联盟官网:https://www. mipi.org/
由几组低压差分信号组成,有数据通道和CLK通道。它和LVDS最大的不同,除了传输数据,也可以传输指令。MIPI方式是目前手机方案里最常用的DSI接口方式。

Mipi数据差分对的典型波形:mipi数据差分对是分时2种电平,幅值大的电平主要是指令传输,幅值小的是视频数据传输。

由于MIPI引入了指令,控制和数据传输在同一差分对上分时进行,比LVDS更复杂,关于接口协议、时序分析,我看过一篇文章不错,分享出来:
https://www. twblogs.net/a/5ef6a360d f18513b27376eaa

3、eDP:(Embedded DisplayPort)
eDP是DP接口的衍生版本,应用于电路板与LCD的驱动大都采用eDP方式,所以这里不讨论DP方式。以edp接口的一款LCD为例,来看它的信号定义:

eDP的pinout定义更加简约,由Main Link通道、AUX通道和HPD信号组成,可以支持热插拔,可支持音视频数据,eDP相较于LVDS、MIPI,大幅提高了单lane的数据带宽,直接提升到5Gbps以上的有效带宽,来满足越来越高分辨率、高帧率的交互场景,所以它的信号频率更高,对连接器的屏蔽要求更高,通常会用金属材质的连接器。

4、HDMI:(High Definition Multimedia Interface)
HDMI是大家很熟悉的接口了,就放个接口pinout吧:

5、RGB:

RGB是最简单的并行接口了,数据线+行场同步,可以是565、666、888……等不同精度,也放个TCON接口电路参考吧:

【三、接口转换方案】
找芯片的方法:搜索关键词dsi bridge 或 需要转换的关键词+bridge:(mipi lvds bridge)、(mipi hdmi bridge)、(mipi dp bridge)
主要品牌(TI、TOSHIBA、Lontium),其他品牌,特别是好用的,低成本的,容易采购的,日后欢迎大家一起补充。

  • TI桥接方案: https://www. ti.com/interface/hdmi-d isplayport-mipi/products.html#p1241=Bridge
  • 举例:SN65DSI84 MIPI® DSI Bridge To FLATLINK™ LVDS Single Channel DSI to Dual-Link LVDS Bridge,单通道4lane MIPI,转换为单通道或双通道LVDS信号。

  • Toshiba:MIPI、LVDS、DP口互转的全系方案: https:// toshiba.semicon-storage.com /ap-en/semiconductor/product/interface-bridge-ics-for-mobile-peripheral-devices/display-interface-bridge-ics.html
  • 国产龙迅方案Lontium: http://www. lontiumsemi.com/product /list_1846.html
  • 文章若有错误,请大家一起维护指正,有空会多找一些靠谱的转换方案持续更新。

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