2026/9/15 8:43:54
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基本概念屏幕的选择分辨率决定“总共有多少像素”PPI 决定“这些像素挤得有多密”。VOPVOP 全称 video output processor也就是 lcd 控制器。比较老的平台叫做 LCDC也有的资料里面叫 CRTC但是不管叫什么都是一个意思。在 TRM 手册中告诉我们RK3568 使用的是 VOP2。目前 RK 处理器中有俩种 VOP 架构一种是 VOP1另一种是 VOP2。VOP1 和 VOP2 的主要区别是对多显的支持方式不同。正常情况下一个 VOP 只能在同一时刻驱动一个屏幕独立显示。如果需要多屏显示则需要多个 VOP 来实现。VOP1 使用的就是这种方式。看驱动中集成了几个显示控制器而 VOP2 在处理器中仅存在一个 VOP但是在VOP 的后端设计了多路独立的 VPVideo Port输出接口这些VP 可以同时独立工作所以有几个 VP 就可以实现几路同显或异显。看显示控制器的后端有几个VP就可以我们RK3568是用的VOP2打开 rk3568.dtsi 设备树文件找到 vop: vopfe040000 节点。通过这个来确定支持哪些drm框架CRTC/LCDC/VOP显示控制器。显示控制器的作用将内存中的图像数据转换成电信号给到显示设备。随着技术的发展也可以在没有 CPU 的参与下做一些简单的图像处理比如缩放旋转合成等。Encoder指 RGB,LVDS,DSI,EDP,DP,HDMI 等显示接口信号把图像信号转换成显示器需要的信号Connector负责硬件的接入Bridge桥接设备一般指转换芯片比如 RGB 转 HDMIPanel一般只具体的显示屏需要注意的是CRTCPlaneEncoderConnector 是对硬件的抽象所以即使没有硬件与与之对那个在驱动中也存在这些。GEM即 generice DRM memory-management也就是对 DRM 使用的显存进行管理。屏幕拓展技术mirror通过 spectror/mirror 技术把两路 HDMI/eDP 连接在 VP0 上把两路 DP 连接在 VP1 上把两路 MIPI DSI 连接在 VP2 上VP3 通过 BT656BT1120 可以同时输出 7 路四组独立的显示输出其中在显示控制器内部让多个物理显示接口共享同一个 Video Port同一套时序发生器和帧数据源而不是各自独立取图。每一组同一个 Video Port 上的两个显示接口输出的显示时序相同且显示内容相同从而用一颗 SoC 同时驱动多组独立屏幕每组内各接口显示内容一致。在这种应用模式下每一组显示通路输出的最大分辨率由对应的 Video Port 和显示接口的最大分辨率限制。这种显示特性可以通过 dts 配置开启在 dts 里面只要把两个显示接口挂接在同一个 VP 上即可。目前NVR SDK 支持这种功能Android 暂时不支持这种特性。vop-splitVOP2 提供的 vop-split 功能是一种类似 mipi 双通道模式的技术可以让一路 Video Port 输出按照水平方向平分成左右两路同时驱动两个显示接口显示时序相同内容独立的画面。如上图所示如果在 VP0 上开启 split 模式则 VP0 的输出可以同时驱动两个显示接口 (HDMI0/1、eDP0/1 或者其他能与 VP0 连接的显示接口)两个显示接口上显示的内容为 VP0 输出的内容水平方向左右平分比如 VP0 以 3840x1080 的分辨率输出则两个显示接口各显示 1920x1080 的输出。需要注意的是每一个 VP 上参与 split 输出的两个显示接口输出的时序帧率必须相同。目前只有 RK3588 支持该功能。LCD时序这个原因就要从 CRT 显示器说起CRT 显示器屁股后面是一个电子枪通过电子枪打出的电子撞击到屏幕上使其放光所以只要控制电子枪逐行进行扫描就可以显示一帧画面。电子枪扫描一行以后会等待HSYNC信号结束以后重新开始下一行扫描HSYNC 结束 → 电子枪打开之前叫HBP行后沿back porch打开电子枪 → 一行有效像素结束叫hactive有效显示时间一行结束 → 关闭电子枪 → 等待 HSYNC 开始叫HFP行前沿front porchHSYNC → HBP → hactive → HFP →下一行HSYNC现在因为显示接口的行业标准如 HDMI、MIPI DSI至今仍沿用 CRT 时代的时序规范芯片硬件也必须按这套规范来发送信号所以这些延时参数必须保留。HBP行后沿HSYNC 结束后留给显示器驱动 IC 锁定新行起始位置的时间。HFP行前沿一行有效像素传完后留给接收端屏/接口芯片准备接收下一行同步信号的时间。HSPWHSYNC 宽度同步脉冲本身的持续时间用来告诉接收端“新的一行开始了”。虽然看不到电子枪了但是LCD 屏幕内部有芯片也需要反应时间。而VFP等就会涉及到帧RGB接口所以 LCD 驱动和 LCD 之间要达成一种共识比如LCD 得知道现在发送的是 HFP 的数据不用显示出来基于这个原因RGB LCD 一般有DE 和 HV这俩种模式使用 DE 模式需要用到 DE 信号线而使用 HV 模式不需要使用 DE 信号线。当 DE 信号有效时上图中是高电平有效表示有效数据开始。当 DE 信号无效时上图是低电平表示有效数据结束。所以在 DE 模式下不需要确定 HFPHBP 等具体参数。使用起来比较简单。在 HV 模式下不需要 DE 信号线但是需要 HSYNC 和 VSYNC 信号线来进行同步。在使用 HV 模式时需要 HFPHBP 等具体参数。一般可以在 LCD 屏幕的数据手册中找到。LVDS常用于笔记本电脑屏幕发送器内部由 4 个 MOSFET 组成 H 桥电路通过交替导通改变 3.5mA 恒流源流过 100Ω 终端电阻的方向正逻辑逻辑 1电流从正端流向负端接收端测得350mV电压差。负逻辑逻辑 0电流从负端流向正端接收端测得-350mV电压差。一句话总结MOSFET 像开关一样不断换向把“电流方向”变成“正负电压差”接收器据此还原出 0 和 1同时差分传输还能抵消共模干扰。类型传输方式每基色位宽每路数据量总 RGB 数据量单路 6 位 LVDS单路6 位18 位18 位单路 8 位 LVDS单路8 位24 位24 位双路 6 位 LVDS双路6 位奇路 18 位 偶路 18 位36 位双路 8 位 LVDS双路8 位奇路 24 位 偶路 24 位48 位区分 6 位和 8 位6 位采用的是 4 对差分信号线其中 3 对是数据线1 对时钟线8 位采用的是 5 对差分信号线其中 4 对是数据线1 对时钟线MIPI而 MIPI 接口全称是 Mobile Industry Processor Interface即移动产业处理器接口。是 MIPI 联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和规范目的是把手机内部的接口如摄像头显示屏射频/基带接口标准化从而减少手机设计的复杂程度。所以 MIPI 并不是一个单一的接口或协议比如有 MIPI DSI, MIPI CSI, MIPI I3C, MIPI RFFE射频前端控制接口, MIPI SPMI系统电源管理接口。DBI 接口又叫做 MCU 接口和 8080 接口全称为 Display Bus Interface。通过并行接口传输控制命令和数据并通过往液晶模组自带的 GRAM 更新数据实现屏幕的刷新。GRAM 就是屏幕自己的一块“画面缓存”有它主控可以只写不管没它主控必须一直喂数据。RGB 接口就是 DPI 接口DPI 全称为 Display Pixel Interface。在 DSI 接口中。数据是经过封包处理的不像DBI 接口或 DPI 那样可以知道传输的内容。接口别名传输方式是否封包刷新方式Framebuffer 关系DBIMCU / 8080并行传命令和数据不封包写入模组自带 GRAMFB 数据经驱动写入模组 GRAMDPIRGB并行直接传像素不封包直接输出像素流FB 数据直接按时序输出DSI—串行数据封包封包通过封包命令/数据更新FB 数据需打包成 DSI 封包MIPI DSI模式所属状态信号方式主要用途关键特征High-speedHSHS差分信号传图像数据等高速数据数据 Lane 高速工作状态ControlLP单端信号发同步序列、切换模式有 LP00~LP11 四种电平组合如 LP11-LP01-LP00 表示进入 HSEscapeLP单端信号传低速控制命令LPDT、读寄存器等数据 Lane 在 LP 下的特殊功能状态用来传低速控制命令LPDT、读寄存器等。这三种状态Control 模式、High-speed 模式、Escape 模式都是MIPI D-PHY 物理层中 Data Lane数据通道的状态。模式切换必须经过控制模式进行中转DSI 兼容的外围设备支持两种基本操作模式命令模式Command Mode和视频模式Video Mode。命令模式Command mode 主要针对自带 GRAMframebuffer的 LCD 屏画面发生变化时DSI Host 才发送数据给屏幕屏自己刷新。屏自带 GRAM只在画面变化时发送数据屏自己刷新。Date Lane 0 :双向返回数据向主机发送 ACK 或错误视频模式video mode 主要针对没有 framebuffer 的 lcd 屏进行操作DSI Host 必须持续不断发送像素流一停就黑屏类似 RGB/DPI但同步和控制信息以报文形式走 MIPI 总线不用专用信号线。Data Lane 0双向或单向视频数据仅使用高速HS模式传输。DCS 全称为 Display Command Set即显示控制命令。是 MIPI 联盟制定的命令集规范。其中命令从主机处理器发送到显示模块。在显示模块上一个显示控制器接收并解释命令然后采取相应操作。命令大致分为四大类读取、寄存器操作、写寄存器、读取内存和写入内存。一个命令可能伴随有多个参数。SDF 全称为 Stereoscopic Display Formats即立体显示格式。SDF 定义了移动设备主机处理器与显示外设之间传输立体图像数据的方法。MIPI DSI 等高速串行接口在发送前会把字节流按 Lane 进行分配再经 SerDes 串行化后通过多条 Lane 并行传输单 Lane 时所有字节都走 Lane 0多 Lane 时字节轮流分配到各 Lane 上。PHY如 D-PHY 中的 D 指的是罗马数字 500最初的设计目标是 500Mbits/s不是 DisplayC 和 M 分别表示罗马数字中的 100 和 1000。物理层支持HS: High-Speed 模式用来传输高速数据如屏幕数据。LP: Low-Power 模式用于控制如配置指令。此时 Lane0 上是俩跟独立信号线。注只有 Lane0 且在 LP 模式下才可以双向传输其他都是单向的。HS 和 LP 使用俩种不同的传输电平和传输模式在 HS 模式下是差分信号信号电平在 100mv 到 300mv200mv 的压摆。在 LP 模式下是单端信号信号电平在 0 到 1.2v1.2v 压摆左侧是协议接口层PPI右侧是物理引脚 Dp/Dn中间由 Lane 控制逻辑统一管理并通过HS-TX/RX差分高速收发、LP-TX/RX单端低速收发和LP-CD低功耗冲突检测完成 HS 与 LP 两种模式的数据传输。数据包短数据包短数据包short packet一共 4 个字节包括 1 字节 DI俩字节数据和 1 字节 ECC格式DIDATA0~1ECC1. 数据标识符DI包含虚拟通道标识符和数据类型信息。数据类型表示应用程序特定负载数据的格式/内容。由应用层使用。2. 数据包数据长度固定为两个字节数据没有值限制。3. 数据包头部 8 位 ECC用于纠正一位错误并检测两位错误。长数据包长包组成部分位宽/长度说明包头PH数据标识符DI8 位标识数据类型/通道包头PH字数计数WC16 位载荷字节数包头PH错误校正码ECC8 位校正包头错误应用特定数据载荷Data Payload可变字节数实际传输的数据包尾PF校验和Checksum16 位校验整包格式PHDIWORD COUNTECC PACKET DATA PF。数据标识符DI包含虚拟通道标识符和数据类型信息。数据类型表示应用特定负载数据的格式和内容。16 位字长计数器WC字长计数器表示数据包载荷中有多少个字字节。接收方使用 WC 来确定数据包的结束位置即在载荷和校验和之后。数据包头部 8 位 ECC保护头部最多 8 字节可纠正单比特错误检测双比特错误。数据包数据Payload长度 字长计数器WC* 数据字长8 位Payload 中的数据字没有值限制。初始化序列格式转换操作一个芯片可以直接读写它的寄存器MIPI 屏幕内部也有一颗驱动 IC因此点亮屏幕前需要向这颗 IC 写寄存器完成配置——这一系列寄存器配置操作就叫向 MIPI 屏 IC 发送初始化序列。要操作哪些寄存器要给这些寄存器写入什么内容需要和屏幕厂家进行沟通一般厂家均会提供。这些对寄存器的操作是什么意思厂家一般不会告诉我们也不会给提供寄存器手册因为这是他们的知识产权通用的数据格式命令类型延时数量数据长度数据29 00 03 E0 AB BAW_COM(0xE0,0xAB,0xBA);HDMI接口HDMI 在针脚上和 DVI 兼容DVI 是早期的数字视频显示接口属于显示屏接口只传视频不传音频现已被 HDMI/DP 取代。只是采用了不同的封装。所以 HDMI 向下兼容 DVI 接口。我们可以在市面上看到 HDMI 转 DVI 线。与 DVI 相比HDMI 可以传输数字音频信号并增加了对 HDCPHigh-bandwidth Digital Content Protection和 DDC 的支持Display Data Channel提高了对知识产权的保护。HDMI 最远可传输 15 米而且只需要一条 HDMI 线便可以同时传送影音信号而不需要多条线材来连接。接口类型别名特点主要应用场景HDMI-A标准接口使用最广泛日常通用设备HDMI-B—传输能力约为 HDMI-A 的 2 倍日常基本看不到专业场景HDMI-CMini HDMI / 迷你 HDMI尺寸比 HDMI-A 小近三分之一游戏机、数码相机等小型设备HDMI-DMicro HDMI / 微型 HDMI体积小平板电脑、便携车载设备等小型移动设备TMDS 是 HDMI 的底层数字信号编码与传输方式HDMI 在 TMDS 基础上扩展了音频、CEC、EDID、HDCP 等功能。HDMI 传输由 3 组 TMDS 数据通道和 1 组 TMDS clock 时钟组成。TMDS 全称 Transition Minimized Differential Signaling即最小化差分传输信号。对比项TMDSLVDS全称最小化传输差分信号低电压差分信号抗干扰方式一根传原信号、一根传反信号接收端相减还原抵消共模干扰恒流源切换电流方向在终端电阻上形成正负压差编码有 8b/10b 编码减少跳变、保持直流平衡无编码结构更简单信号表示差分信号相减还原350mV 表示逻辑 1-350mV 表示逻辑 0驱动方式电压型差分发送3.5mA 恒流源 MOSFET 开关切换方向通道结构3 组数据通道 1 组时钟通道多对差分数据线 时钟线应用HDMI、DVILCD 屏、高速数据传输一句话区别TMDS 靠“原信号与反信号相减”抗干扰并多了 8b/10b 编码LVDS 靠“恒流源切换电流方向在 100Ω 电阻上形成正负压差”表示 0/1没有编码结构更简单。从图中可以看出TMDS 传输分为发送端 source 和接收端 sink 俩部分。TMDS 链路包括 3 个传输数据的通道和 1 个传输时钟信号的通道。发送端对这些数据进行编码和并/串转换再将数据分别分配到独立的传输通道发送出去。接收端接收来自发送端的串行信号对其进行解码和串/并转换然后发送到显示器的控制端。项目内容EDID 是什么Extended Display Identification Data外部显示设备标识数据是 DDC 通讯中传输的显示设备数据通过 DDC 传输包含什么数据分辨率、时序信息、厂商信息、产品 ID、生产日期等作用显示器通过 EDID 告诉处理器自己的分辨率和其他参数处理器据此设置屏幕参数适配不同显示器达到最佳显示效果组成HDMI 的 EDID 一般 256 字节分 Block0 和 Block1Block0 必须要有Block1 可选显示器插上 HDMI拉高HPD告诉主机“我接上了”。主机通过DDC读取显示器的EDID。主机根据 EDID 里的分辨率和时序配置 HDMI 输出。配置好后通过TMDS通道发送图像和音频。一句话EDID 是显示器通过 HDMI 的 DDC 通道告诉主机“我能显示什么”的身份证HDMI 靠它来适配不同显示器。eDPeDP 全称是 Embedded DisplayPort即嵌入式显示接口由视频电子标准协会VESA创始。eDP 协议是针对 DP(Display Port)应用在嵌入式方向架构和协议的拓展所以 eDP 协议完全兼容 DP 协议。已广泛应用于笔记本电脑、平板电脑等领域。VGAVGA 全称是 Video Graphice Array。翻译过来为视频图像阵列。VGA 是一种使用模拟信号进行视频传输的协议于 1987 年由 IBM 公司推出。起初因分辨率高显示速度快颜色丰富在台式电脑应用中非常普遍。VGA 接口体积较大现在便携笔记本电脑越来越普及所以在追求轻薄笔记本领域已经逐渐被淘汰。常用接口总结接口原理用途/场景优点缺点RGB / DPI并行直接传像素流配 HSYNC/VSYNC/DE 等时序信号屏无 GRAM中小尺寸屏、MCU/SoC 直驱简单直接、无需封包、成本低线多、抗干扰差、带宽低、分辨率受限DBI / MCU / 8080并行传命令和数据写入屏自带 GRAM屏自己刷新小尺寸 MCU 屏、低功耗场景主控只写不管、省带宽、接口简单屏需带 GRAM、刷新率受限、不适合大屏高分辨率LVDS3.5mA 恒流源切换电流方向在 100Ω 电阻上形成正负压差表示 0/1差分抗干扰无编码笔记本屏、工业屏、中大尺寸 LCD抗干扰好、功耗低、结构简单、成熟稳定线多含独立时钟线、带宽有限、不支持音频/封包MIPI DSI串行差分传输数据封包D-PHY 分 HS差分高速传图像和 LP单端低速传命令分 Command mode屏有 GRAM按需发和 Video mode屏无 GRAM持续发手机、平板、移动设备屏线少、带宽高、功耗低、支持命令和视频双模式协议复杂、需封包、调试门槛高eDP基于 DP主链路微封包传视频AUX 通道读 EDID/DPCD 并做链路训练无独立时钟线支持 PSR 省电笔记本、平板、一体机内部屏带宽高4 Lane 可达 21.6Gbps、线少、支持音频/HDCP、省电协议复杂、成本高于 LVDS、生态不如 LVDS 广HDMI3 组 TMDS 数据通道 1 组时钟8b/10b 编码差分传视频/音频DDC 读 EDIDCEC 控制HDCP 加密显示器、电视、投影等外接显示音视频一体、兼容 DVI、带宽高、通用性强线缆成本高、远距离需中继、协议复杂DP微封包串行传输主链路传视频/音频AUX 传控制支持多流 MST显示器、显卡外接带宽高、支持多屏 MST、可传音频、免认证费生态不如 HDMI 广、部分设备兼容性差DVI基于 TMDS只传视频不传音频分 DVI-D数字、DVI-A模拟、DVI-I数字模拟早期显卡/显示器与 HDMI 电气兼容、数字画质好不传音频、体积大、已被 HDMI/DP 取代VGA模拟信号传 RGB 行/场同步老式显示器、投影兼容性好、成本低模拟易受干扰、分辨率低、体积大、已淘汰
LCD相关知识
基本概念屏幕的选择分辨率决定“总共有多少像素”PPI 决定“这些像素挤得有多密”。VOPVOP 全称 video output processor也就是 lcd 控制器。比较老的平台叫做 LCDC也有的资料里面叫 CRTC但是不管叫什么都是一个意思。在 TRM 手册中告诉我们RK3568 使用的是 VOP2。目前 RK 处理器中有俩种 VOP 架构一种是 VOP1另一种是 VOP2。VOP1 和 VOP2 的主要区别是对多显的支持方式不同。正常情况下一个 VOP 只能在同一时刻驱动一个屏幕独立显示。如果需要多屏显示则需要多个 VOP 来实现。VOP1 使用的就是这种方式。看驱动中集成了几个显示控制器而 VOP2 在处理器中仅存在一个 VOP但是在VOP 的后端设计了多路独立的 VPVideo Port输出接口这些VP 可以同时独立工作所以有几个 VP 就可以实现几路同显或异显。看显示控制器的后端有几个VP就可以我们RK3568是用的VOP2打开 rk3568.dtsi 设备树文件找到 vop: vopfe040000 节点。通过这个来确定支持哪些drm框架CRTC/LCDC/VOP显示控制器。显示控制器的作用将内存中的图像数据转换成电信号给到显示设备。随着技术的发展也可以在没有 CPU 的参与下做一些简单的图像处理比如缩放旋转合成等。Encoder指 RGB,LVDS,DSI,EDP,DP,HDMI 等显示接口信号把图像信号转换成显示器需要的信号Connector负责硬件的接入Bridge桥接设备一般指转换芯片比如 RGB 转 HDMIPanel一般只具体的显示屏需要注意的是CRTCPlaneEncoderConnector 是对硬件的抽象所以即使没有硬件与与之对那个在驱动中也存在这些。GEM即 generice DRM memory-management也就是对 DRM 使用的显存进行管理。屏幕拓展技术mirror通过 spectror/mirror 技术把两路 HDMI/eDP 连接在 VP0 上把两路 DP 连接在 VP1 上把两路 MIPI DSI 连接在 VP2 上VP3 通过 BT656BT1120 可以同时输出 7 路四组独立的显示输出其中在显示控制器内部让多个物理显示接口共享同一个 Video Port同一套时序发生器和帧数据源而不是各自独立取图。每一组同一个 Video Port 上的两个显示接口输出的显示时序相同且显示内容相同从而用一颗 SoC 同时驱动多组独立屏幕每组内各接口显示内容一致。在这种应用模式下每一组显示通路输出的最大分辨率由对应的 Video Port 和显示接口的最大分辨率限制。这种显示特性可以通过 dts 配置开启在 dts 里面只要把两个显示接口挂接在同一个 VP 上即可。目前NVR SDK 支持这种功能Android 暂时不支持这种特性。vop-splitVOP2 提供的 vop-split 功能是一种类似 mipi 双通道模式的技术可以让一路 Video Port 输出按照水平方向平分成左右两路同时驱动两个显示接口显示时序相同内容独立的画面。如上图所示如果在 VP0 上开启 split 模式则 VP0 的输出可以同时驱动两个显示接口 (HDMI0/1、eDP0/1 或者其他能与 VP0 连接的显示接口)两个显示接口上显示的内容为 VP0 输出的内容水平方向左右平分比如 VP0 以 3840x1080 的分辨率输出则两个显示接口各显示 1920x1080 的输出。需要注意的是每一个 VP 上参与 split 输出的两个显示接口输出的时序帧率必须相同。目前只有 RK3588 支持该功能。LCD时序这个原因就要从 CRT 显示器说起CRT 显示器屁股后面是一个电子枪通过电子枪打出的电子撞击到屏幕上使其放光所以只要控制电子枪逐行进行扫描就可以显示一帧画面。电子枪扫描一行以后会等待HSYNC信号结束以后重新开始下一行扫描HSYNC 结束 → 电子枪打开之前叫HBP行后沿back porch打开电子枪 → 一行有效像素结束叫hactive有效显示时间一行结束 → 关闭电子枪 → 等待 HSYNC 开始叫HFP行前沿front porchHSYNC → HBP → hactive → HFP →下一行HSYNC现在因为显示接口的行业标准如 HDMI、MIPI DSI至今仍沿用 CRT 时代的时序规范芯片硬件也必须按这套规范来发送信号所以这些延时参数必须保留。HBP行后沿HSYNC 结束后留给显示器驱动 IC 锁定新行起始位置的时间。HFP行前沿一行有效像素传完后留给接收端屏/接口芯片准备接收下一行同步信号的时间。HSPWHSYNC 宽度同步脉冲本身的持续时间用来告诉接收端“新的一行开始了”。虽然看不到电子枪了但是LCD 屏幕内部有芯片也需要反应时间。而VFP等就会涉及到帧RGB接口所以 LCD 驱动和 LCD 之间要达成一种共识比如LCD 得知道现在发送的是 HFP 的数据不用显示出来基于这个原因RGB LCD 一般有DE 和 HV这俩种模式使用 DE 模式需要用到 DE 信号线而使用 HV 模式不需要使用 DE 信号线。当 DE 信号有效时上图中是高电平有效表示有效数据开始。当 DE 信号无效时上图是低电平表示有效数据结束。所以在 DE 模式下不需要确定 HFPHBP 等具体参数。使用起来比较简单。在 HV 模式下不需要 DE 信号线但是需要 HSYNC 和 VSYNC 信号线来进行同步。在使用 HV 模式时需要 HFPHBP 等具体参数。一般可以在 LCD 屏幕的数据手册中找到。LVDS常用于笔记本电脑屏幕发送器内部由 4 个 MOSFET 组成 H 桥电路通过交替导通改变 3.5mA 恒流源流过 100Ω 终端电阻的方向正逻辑逻辑 1电流从正端流向负端接收端测得350mV电压差。负逻辑逻辑 0电流从负端流向正端接收端测得-350mV电压差。一句话总结MOSFET 像开关一样不断换向把“电流方向”变成“正负电压差”接收器据此还原出 0 和 1同时差分传输还能抵消共模干扰。类型传输方式每基色位宽每路数据量总 RGB 数据量单路 6 位 LVDS单路6 位18 位18 位单路 8 位 LVDS单路8 位24 位24 位双路 6 位 LVDS双路6 位奇路 18 位 偶路 18 位36 位双路 8 位 LVDS双路8 位奇路 24 位 偶路 24 位48 位区分 6 位和 8 位6 位采用的是 4 对差分信号线其中 3 对是数据线1 对时钟线8 位采用的是 5 对差分信号线其中 4 对是数据线1 对时钟线MIPI而 MIPI 接口全称是 Mobile Industry Processor Interface即移动产业处理器接口。是 MIPI 联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准和规范目的是把手机内部的接口如摄像头显示屏射频/基带接口标准化从而减少手机设计的复杂程度。所以 MIPI 并不是一个单一的接口或协议比如有 MIPI DSI, MIPI CSI, MIPI I3C, MIPI RFFE射频前端控制接口, MIPI SPMI系统电源管理接口。DBI 接口又叫做 MCU 接口和 8080 接口全称为 Display Bus Interface。通过并行接口传输控制命令和数据并通过往液晶模组自带的 GRAM 更新数据实现屏幕的刷新。GRAM 就是屏幕自己的一块“画面缓存”有它主控可以只写不管没它主控必须一直喂数据。RGB 接口就是 DPI 接口DPI 全称为 Display Pixel Interface。在 DSI 接口中。数据是经过封包处理的不像DBI 接口或 DPI 那样可以知道传输的内容。接口别名传输方式是否封包刷新方式Framebuffer 关系DBIMCU / 8080并行传命令和数据不封包写入模组自带 GRAMFB 数据经驱动写入模组 GRAMDPIRGB并行直接传像素不封包直接输出像素流FB 数据直接按时序输出DSI—串行数据封包封包通过封包命令/数据更新FB 数据需打包成 DSI 封包MIPI DSI模式所属状态信号方式主要用途关键特征High-speedHSHS差分信号传图像数据等高速数据数据 Lane 高速工作状态ControlLP单端信号发同步序列、切换模式有 LP00~LP11 四种电平组合如 LP11-LP01-LP00 表示进入 HSEscapeLP单端信号传低速控制命令LPDT、读寄存器等数据 Lane 在 LP 下的特殊功能状态用来传低速控制命令LPDT、读寄存器等。这三种状态Control 模式、High-speed 模式、Escape 模式都是MIPI D-PHY 物理层中 Data Lane数据通道的状态。模式切换必须经过控制模式进行中转DSI 兼容的外围设备支持两种基本操作模式命令模式Command Mode和视频模式Video Mode。命令模式Command mode 主要针对自带 GRAMframebuffer的 LCD 屏画面发生变化时DSI Host 才发送数据给屏幕屏自己刷新。屏自带 GRAM只在画面变化时发送数据屏自己刷新。Date Lane 0 :双向返回数据向主机发送 ACK 或错误视频模式video mode 主要针对没有 framebuffer 的 lcd 屏进行操作DSI Host 必须持续不断发送像素流一停就黑屏类似 RGB/DPI但同步和控制信息以报文形式走 MIPI 总线不用专用信号线。Data Lane 0双向或单向视频数据仅使用高速HS模式传输。DCS 全称为 Display Command Set即显示控制命令。是 MIPI 联盟制定的命令集规范。其中命令从主机处理器发送到显示模块。在显示模块上一个显示控制器接收并解释命令然后采取相应操作。命令大致分为四大类读取、寄存器操作、写寄存器、读取内存和写入内存。一个命令可能伴随有多个参数。SDF 全称为 Stereoscopic Display Formats即立体显示格式。SDF 定义了移动设备主机处理器与显示外设之间传输立体图像数据的方法。MIPI DSI 等高速串行接口在发送前会把字节流按 Lane 进行分配再经 SerDes 串行化后通过多条 Lane 并行传输单 Lane 时所有字节都走 Lane 0多 Lane 时字节轮流分配到各 Lane 上。PHY如 D-PHY 中的 D 指的是罗马数字 500最初的设计目标是 500Mbits/s不是 DisplayC 和 M 分别表示罗马数字中的 100 和 1000。物理层支持HS: High-Speed 模式用来传输高速数据如屏幕数据。LP: Low-Power 模式用于控制如配置指令。此时 Lane0 上是俩跟独立信号线。注只有 Lane0 且在 LP 模式下才可以双向传输其他都是单向的。HS 和 LP 使用俩种不同的传输电平和传输模式在 HS 模式下是差分信号信号电平在 100mv 到 300mv200mv 的压摆。在 LP 模式下是单端信号信号电平在 0 到 1.2v1.2v 压摆左侧是协议接口层PPI右侧是物理引脚 Dp/Dn中间由 Lane 控制逻辑统一管理并通过HS-TX/RX差分高速收发、LP-TX/RX单端低速收发和LP-CD低功耗冲突检测完成 HS 与 LP 两种模式的数据传输。数据包短数据包短数据包short packet一共 4 个字节包括 1 字节 DI俩字节数据和 1 字节 ECC格式DIDATA0~1ECC1. 数据标识符DI包含虚拟通道标识符和数据类型信息。数据类型表示应用程序特定负载数据的格式/内容。由应用层使用。2. 数据包数据长度固定为两个字节数据没有值限制。3. 数据包头部 8 位 ECC用于纠正一位错误并检测两位错误。长数据包长包组成部分位宽/长度说明包头PH数据标识符DI8 位标识数据类型/通道包头PH字数计数WC16 位载荷字节数包头PH错误校正码ECC8 位校正包头错误应用特定数据载荷Data Payload可变字节数实际传输的数据包尾PF校验和Checksum16 位校验整包格式PHDIWORD COUNTECC PACKET DATA PF。数据标识符DI包含虚拟通道标识符和数据类型信息。数据类型表示应用特定负载数据的格式和内容。16 位字长计数器WC字长计数器表示数据包载荷中有多少个字字节。接收方使用 WC 来确定数据包的结束位置即在载荷和校验和之后。数据包头部 8 位 ECC保护头部最多 8 字节可纠正单比特错误检测双比特错误。数据包数据Payload长度 字长计数器WC* 数据字长8 位Payload 中的数据字没有值限制。初始化序列格式转换操作一个芯片可以直接读写它的寄存器MIPI 屏幕内部也有一颗驱动 IC因此点亮屏幕前需要向这颗 IC 写寄存器完成配置——这一系列寄存器配置操作就叫向 MIPI 屏 IC 发送初始化序列。要操作哪些寄存器要给这些寄存器写入什么内容需要和屏幕厂家进行沟通一般厂家均会提供。这些对寄存器的操作是什么意思厂家一般不会告诉我们也不会给提供寄存器手册因为这是他们的知识产权通用的数据格式命令类型延时数量数据长度数据29 00 03 E0 AB BAW_COM(0xE0,0xAB,0xBA);HDMI接口HDMI 在针脚上和 DVI 兼容DVI 是早期的数字视频显示接口属于显示屏接口只传视频不传音频现已被 HDMI/DP 取代。只是采用了不同的封装。所以 HDMI 向下兼容 DVI 接口。我们可以在市面上看到 HDMI 转 DVI 线。与 DVI 相比HDMI 可以传输数字音频信号并增加了对 HDCPHigh-bandwidth Digital Content Protection和 DDC 的支持Display Data Channel提高了对知识产权的保护。HDMI 最远可传输 15 米而且只需要一条 HDMI 线便可以同时传送影音信号而不需要多条线材来连接。接口类型别名特点主要应用场景HDMI-A标准接口使用最广泛日常通用设备HDMI-B—传输能力约为 HDMI-A 的 2 倍日常基本看不到专业场景HDMI-CMini HDMI / 迷你 HDMI尺寸比 HDMI-A 小近三分之一游戏机、数码相机等小型设备HDMI-DMicro HDMI / 微型 HDMI体积小平板电脑、便携车载设备等小型移动设备TMDS 是 HDMI 的底层数字信号编码与传输方式HDMI 在 TMDS 基础上扩展了音频、CEC、EDID、HDCP 等功能。HDMI 传输由 3 组 TMDS 数据通道和 1 组 TMDS clock 时钟组成。TMDS 全称 Transition Minimized Differential Signaling即最小化差分传输信号。对比项TMDSLVDS全称最小化传输差分信号低电压差分信号抗干扰方式一根传原信号、一根传反信号接收端相减还原抵消共模干扰恒流源切换电流方向在终端电阻上形成正负压差编码有 8b/10b 编码减少跳变、保持直流平衡无编码结构更简单信号表示差分信号相减还原350mV 表示逻辑 1-350mV 表示逻辑 0驱动方式电压型差分发送3.5mA 恒流源 MOSFET 开关切换方向通道结构3 组数据通道 1 组时钟通道多对差分数据线 时钟线应用HDMI、DVILCD 屏、高速数据传输一句话区别TMDS 靠“原信号与反信号相减”抗干扰并多了 8b/10b 编码LVDS 靠“恒流源切换电流方向在 100Ω 电阻上形成正负压差”表示 0/1没有编码结构更简单。从图中可以看出TMDS 传输分为发送端 source 和接收端 sink 俩部分。TMDS 链路包括 3 个传输数据的通道和 1 个传输时钟信号的通道。发送端对这些数据进行编码和并/串转换再将数据分别分配到独立的传输通道发送出去。接收端接收来自发送端的串行信号对其进行解码和串/并转换然后发送到显示器的控制端。项目内容EDID 是什么Extended Display Identification Data外部显示设备标识数据是 DDC 通讯中传输的显示设备数据通过 DDC 传输包含什么数据分辨率、时序信息、厂商信息、产品 ID、生产日期等作用显示器通过 EDID 告诉处理器自己的分辨率和其他参数处理器据此设置屏幕参数适配不同显示器达到最佳显示效果组成HDMI 的 EDID 一般 256 字节分 Block0 和 Block1Block0 必须要有Block1 可选显示器插上 HDMI拉高HPD告诉主机“我接上了”。主机通过DDC读取显示器的EDID。主机根据 EDID 里的分辨率和时序配置 HDMI 输出。配置好后通过TMDS通道发送图像和音频。一句话EDID 是显示器通过 HDMI 的 DDC 通道告诉主机“我能显示什么”的身份证HDMI 靠它来适配不同显示器。eDPeDP 全称是 Embedded DisplayPort即嵌入式显示接口由视频电子标准协会VESA创始。eDP 协议是针对 DP(Display Port)应用在嵌入式方向架构和协议的拓展所以 eDP 协议完全兼容 DP 协议。已广泛应用于笔记本电脑、平板电脑等领域。VGAVGA 全称是 Video Graphice Array。翻译过来为视频图像阵列。VGA 是一种使用模拟信号进行视频传输的协议于 1987 年由 IBM 公司推出。起初因分辨率高显示速度快颜色丰富在台式电脑应用中非常普遍。VGA 接口体积较大现在便携笔记本电脑越来越普及所以在追求轻薄笔记本领域已经逐渐被淘汰。常用接口总结接口原理用途/场景优点缺点RGB / DPI并行直接传像素流配 HSYNC/VSYNC/DE 等时序信号屏无 GRAM中小尺寸屏、MCU/SoC 直驱简单直接、无需封包、成本低线多、抗干扰差、带宽低、分辨率受限DBI / MCU / 8080并行传命令和数据写入屏自带 GRAM屏自己刷新小尺寸 MCU 屏、低功耗场景主控只写不管、省带宽、接口简单屏需带 GRAM、刷新率受限、不适合大屏高分辨率LVDS3.5mA 恒流源切换电流方向在 100Ω 电阻上形成正负压差表示 0/1差分抗干扰无编码笔记本屏、工业屏、中大尺寸 LCD抗干扰好、功耗低、结构简单、成熟稳定线多含独立时钟线、带宽有限、不支持音频/封包MIPI DSI串行差分传输数据封包D-PHY 分 HS差分高速传图像和 LP单端低速传命令分 Command mode屏有 GRAM按需发和 Video mode屏无 GRAM持续发手机、平板、移动设备屏线少、带宽高、功耗低、支持命令和视频双模式协议复杂、需封包、调试门槛高eDP基于 DP主链路微封包传视频AUX 通道读 EDID/DPCD 并做链路训练无独立时钟线支持 PSR 省电笔记本、平板、一体机内部屏带宽高4 Lane 可达 21.6Gbps、线少、支持音频/HDCP、省电协议复杂、成本高于 LVDS、生态不如 LVDS 广HDMI3 组 TMDS 数据通道 1 组时钟8b/10b 编码差分传视频/音频DDC 读 EDIDCEC 控制HDCP 加密显示器、电视、投影等外接显示音视频一体、兼容 DVI、带宽高、通用性强线缆成本高、远距离需中继、协议复杂DP微封包串行传输主链路传视频/音频AUX 传控制支持多流 MST显示器、显卡外接带宽高、支持多屏 MST、可传音频、免认证费生态不如 HDMI 广、部分设备兼容性差DVI基于 TMDS只传视频不传音频分 DVI-D数字、DVI-A模拟、DVI-I数字模拟早期显卡/显示器与 HDMI 电气兼容、数字画质好不传音频、体积大、已被 HDMI/DP 取代VGA模拟信号传 RGB 行/场同步老式显示器、投影兼容性好、成本低模拟易受干扰、分辨率低、体积大、已淘汰 
