V-by-One HS

V-by-One HS — это стандарт электрической цифровой сигнализации, который может работать на более высоких скоростях по недорогим медным кабелям витой пары, чем низковольтная дифференциальная сигнализация или LVDS. Первоначально он был разработан компанией THine Electronics , Inc. в 2007 году для телевизоров высокой четкости , но с 2010 года V-by-One HS получил широкое распространение на различных рынках, таких как обработка документов, автомобильные информационно-развлекательные системы, промышленные камеры и машинное зрение , робототехника и развлекательное оборудование.

В то время как телевизоры высокой четкости ранее использовали LVDS для передачи пиксельных данных, проблемы с временными перекосами между проводниками возникли по мере увеличения скорости передачи данных для удовлетворения потребностей в более высоком разрешении и глубине цвета. V-by-One HS благодаря технологии SerDes и CDR ( восстановление тактовой частоты ) достигает высокой скорости 3,75 Гбит/с для каждой пары проводников, уменьшая количество проводников и, следовательно, снижая общие затраты, включая кабели и разъемы. Это решает проблемы перекоса и снижает электромагнитные помехи (или EMI) и энергопотребление.

На смену V-by-One HS приходит V-by-One US , который обеспечивает в 4 раза большую скорость передачи данных на полосу (16 Гбит/с).

Краткое описание V-by-One HS

V-by-One HS — это открытый стандарт, разработанный THine Electronics . Исторически плоские телевизоры использовали LVDS для передачи данных пикселей на панель дисплея, но из-за более высокого разрешения и расширения глубины цвета телевизоры сталкивались с такими проблемами, как увеличение количества кабелей витой пары и проблемы с перекосом синхронизации. V-by-One HS — это высокоскоростной стандарт SerDes, включающий CDR и коррекцию , обеспечивающий скорость 3,75 Гбит/с (гигабит в секунду), решающий проблемы перекосов, а также снижающий энергопотребление и электромагнитные помехи. Благодаря этим функциям V-by-One HS снижает общие затраты на интерфейсные системы, включая стоимость кабелей и разъемов.

Эквалайзер и технология CDR

Эквалайзер V-by-One HS улучшает качество передачи данных по сравнению с интерфейсом LVDS. Благодаря этой спецификации она позволяет расширить передачу данных на большие расстояния.

Кроме того, восстановление тактовых данных или CDR решает проблемы перекоса, которые были более ощутимы в интерфейсе LVDS, чем когда-либо. Технология CDR исключает необходимость использования кабелей тактовой частоты, которые требуются LVDS с определенной тактовой частотой фиксированной частоты, что приводит к снижению электромагнитных помех. V-by-One HS поддерживает широкий диапазон скоростей от 600 Мбит/с до 3,75 Гбит/с, что позволяет снизить энергопотребление по сравнению с интерфейсом с фиксированной скоростью.

Владельцы LVDS могут плавно перейти от LVDS к V-by-One HS без существенных изменений в разрабатываемых продуктах.

Разработка технологии V-by-One HS

V-by-One HS изначально был разработан для замены внутренних интерфейсов цифровых пиксельных дисплеев.

ЖК-дисплеи, в отличие от дисплеев с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), должны использовать цифровую сигнализацию для отображения каждого пикселя. В то время как ноутбуки начали заменять ЭЛТ-дисплеи на ЖК-дисплеи, данные пикселей передавались как параллельные данные, интерфейсные системы обнаружили проблему, состоящую в том, что для передачи данных с глубиной цвета 18 бит для каждого 6-битного цвета RGB требовалось более 20 кабелей, а также отсутствие место для кабелей и сложность регулировки перекоса.

Чтобы решить эти проблемы, в ЖК-дисплеи был внедрен FPD-Link , который использует низковольтную дифференциальную сигнализацию или LVDS. LVDS, определенный стандартом ANSI/TIA/EIA-644-A, представляет собой систему дифференциальной сигнализации, которая может работать на высокой скорости. LVDS работает при последовательной передаче данных. Поскольку на ранних этапах внедрения FPD-Link основные приложения имели глубину цвета 18 бит, для каждого из трех каналов стала использоваться пара дифференциальных кабелей шириной 7 бит с еще одним каналом для тактовой частоты. Благодаря внедрению FPD-Link внутренние интерфейсные системы ЖК-дисплеев могут сократить 22 пары кабелей до 8 пар с высокоскоростной последовательной передачей. Ассоциация по стандартизации видеоэлектроники (VESA) приняла это как спецификацию видеостандарта, и FPD-Link получил более широкое распространение как интерфейс ЖК-дисплея.

Однако в связи с тем, что ЖК-дисплеям требовалось гораздо более высокое разрешение и большая глубина цвета, а также большая частота кадров, FPD-Link столкнулась с проблемами, заключающимися в том, что входные пиксельные данные для ЖК-дисплеев увеличивались в геометрической прогрессии, а также резко возрастало количество кабелей LVDS. Например, для телевидения Full HD (1920 x 1080 пикселей) с 10-битной глубиной цвета и двойной частотой кадров требуется 24 дифференциальные пары FPD-Link. В таком случае приходится корректировать перекосы на уровне нескольких сотен пикосекунд из-за гораздо более высокой тактовой частоты и скорости передачи данных. Кроме того, поскольку LVDS требует фиксированной тактовой частоты, которая концентрирует спектры, системы интерфейса должны минимизировать электромагнитные помехи.

Более того, поскольку FPD-Link в основном использует электрическую цифровую сигнализацию в диапазоне от нуля вольт (уровень земли) до 1,2 вольт в соответствии со своим стандартом, это стало существенным ограничением при разработке БИС с более высокой плотностью. множество заменяемых интерфейсов, таких как DVI , HDMI , DisplayPort В таких обстоятельствах предлагается и широко применяется и V-by-One HS.

DVI и HDMI широко используются в качестве внешних интерфейсов между оборудованием, поскольку DVI и HDMI могут регулировать перекосы. HDMI также требует аппаратной реализации HDCP — схемы защиты контента. С другой стороны, они не были приняты в качестве внутренних интерфейсов для замены FPD-Link, поскольку требуют лицензионных отчислений, имеют функции, которые не нужны для внутренней передачи данных, а их дифференциальные сигналы высокого напряжения усложняют проектирование и производство микросхем. Ожидается, что DisplayPort, стандартизированный VESA для замены FPD-Link, получит широкое распространение. DisplayPort имеет те же характеристики смещения, что и PCI Express, и ожидается, что у него будут небольшие препятствия при проектировании. Однако DisplayPort имеет дополнительную сложность, поскольку он предназначен для того, чтобы одно устройство-источник могло управлять несколькими мониторами, поэтому он использует стандартизированные скорости соединения и пакетную передачу данных. Для этого устройства-приемники DisplayPort должны иметь схемы, необходимые для отбрасывания пакетов, предназначенных для других устройств-приемников, и для извлечения данных из пакетов, нацеленных на них самих, а также иметь буфер памяти для устранения несоответствия скорости между стандартизированной скоростью соединения и скоростью отображения. требует. Многим мониторам могут потребоваться данные одновременно друг другу, но DisplayPort может одновременно передавать только один микропакет на один монитор по одной дифференциальной паре. Эта проблема решается путем отправки некоторых микропакетов на мониторы раньше, прежде чем они потребуются, и буферизации их данных на целевых мониторах до тех пор, пока контроллеру дисплея каждого монитора не потребуются данные.

В таких обстоятельствах был разработан V-by-One HS. Наибольшие отличия V-by-One HS от других интерфейсов можно увидеть в эквалайзере и технологии восстановления тактовой частоты/данных (CDR). V-by-One HS использует эквалайзер в приемнике, чтобы помочь приемнику очистить входящий сигнал и, следовательно, повысить целостность сигнала. Такое повышение целостности сигнала позволяет V-by-One HS достичь скорости 3,75 Гбит/с, что выше, чем позволяет FPD-Link. Кроме того, технология CDR решает проблемы перекоса в FPD-Link и устраняет необходимость в отдельном тактовом сигнале, который генерирует больше электромагнитных помех.

Ожидается, что благодаря более высокой скорости передачи данных V-by-One HS позволит сократить количество кабелей, разъемов, занимаемое ими пространство внутри оборудования и, наконец, общие затраты. Например, для панелей сверхвысокой четкости (панель UHD, 3840 × 2160 пикселей) требуется всего 16 кабелей (8 пар) с технологией V-by-One HS, тогда как для них требуется 96 или 80 кабелей (48 пар для 36-битного RGB или 40 пар для 36-битного RGB). для 24-битного RGB) обычных кабелей LVDS. V-by-One HS поддерживает широкий диапазон скоростей передачи. Инженеры производителей комплектов могут беспрепятственно внедрить его без существенных изменений по сравнению с существующим интерфейсом LVDS.

Приложение

• Плоские дисплеи, включая планшеты и телевизоры
• Обработка документов и многофункциональные принтеры
• Автомобильные информационно-развлекательные системы
• Промышленные камеры и машинное зрение
• Робототехника
• Развлекательное оборудование

Стандарты

Стандарт V-by-One HS открыт и поставляется компанией THine Electronics . По состоянию на сентябрь 2018 г. самой последней версией является «V-by-One HS Standard Version 1.52».

См. также

• FPD-Link — часто ошибочно называют LVDS. Это стандарт V-by-One, который HS пытается заменить.
• DisplayPort — Internal DisplayPort (iDP) — это адаптация DisplayPort для внутреннего использования в телевизорах с плоским экраном. Это современный конкурент V-by-One HS, продвигаемый Ассоциацией стандартов видеоэлектроники . Он удаляет все DRM, вспомогательный канал данных, позволяет разработчику использовать больше полос, чем обычный DisplayPort, для удовлетворения потребностей в более высокой полосе пропускания и требует одной скорости передачи сигналов, 3,24 ГГц, вместо тактовой частоты, которая привязана к частоте входящих пикселей. Этот интерфейс позволяет дизайнеру использовать от одной до неограниченного количества полос, в отличие от обычного DisplayPort, который ограничен максимум четырьмя полосами. Каждая линия iDP работает на частоте 3,24 ГГц. Из-за накладных расходов 8b/10b, которые позволяют восстанавливать тактовую частоту без отдельной полосы тактового сигнала, после устранения накладных расходов каждая полоса передает 2,592 гигабита в секунду. Заполнение используется для устранения разницы между пропускной способностью, предоставляемой iDP, и пропускной способностью необработанного видео.
• THine Electronics — разработчик и сопровождающий V-by-One HS.