Vue d’ensemble des interfaces populaires pour la transmission d’images – partie I 1

Dans cette série d’articles, nous présentons les interfaces les plus populaires qui sont utilisées pour transmettre des données, et dans ce cas des images, entre les appareils qui les fournissent, c’est-à-dire les processeurs/contrôleurs ou les ordinateurs, et les appareils qui les présentent, c’est-à-dire les écrans ou les moniteurs.

Lorsque nous parlons d’interfaces, nous entendons les principes de connexion des appareils utilisés pour transmettre des données. Sans eux, il ne serait pas possible de présenter du contenu sur des supports d’information visuelle, tels que les écrans LCD-TFT.

Les interfaces peuvent être divisées en deux groupes :

• les solutions internes – c’est-à-dire celles dans lesquelles nous connectons directement des éléments d’un même appareil (généralement situés dans le même boîtier), c’est-à-dire : contrôleur et affichage ; Parmi eux, m.in. interfaces pour le transfert d’images uniquement (RGB, LVDS, eDP, MIPI DSI et Vx1) et pour le transfert de données diverses, y compris des images (SPI, I²C, RS232 ou solutions parallèles à 8 et 16 bits) ;
• solutions externes – c’est-à-dire celles dans lesquelles nous connectons deux appareils distincts, par exemple un ordinateur et un moniteur, ce type de solution nécessite l’utilisation de câbles ; parmi eux, m.in : HDMI, DVI, VGA et DP.

Les interfaces peuvent également être divisées en fonction du type de transmission de données, en distinguant : les interfaces parallèles, dans lesquelles des informations de 1 bit sont transmises sur de nombreuses lignes, et les interfaces série, dans lesquelles des informations consécutives de 1 bit sont envoyées sur une seule ligne.

Dans cet article, nous caractérisons cinq interfaces : RGB, LVDS, eDP, MIPI DSI et Vx1.

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Ces dernières années, les interfaces RVB et LVDS ont été les plus couramment utilisées dans les écrans LCD-TFT. Dans les manuels d’il y a quelques années, vous pouvez lire que le choix entre l’interface RVB et LVDS est déterminé par la résolution de l’écran LCD-TFT. À l’époque, il était recommandé : pour les solutions inférieures à 640×480 – interface RGB, et pour les solutions supérieures à 800×480 – interface LVDS. Cependant, le développement continu de la technologie fait bouger ces frontières. Actuellement, les résolutions inférieures à 1280 x 800 px sont supposées pour RVB et les résolutions supérieures à 320 x 240 px pour LVDS. Ajoutons que les microprocesseurs et microcontrôleurs avancés d’aujourd’hui disposent d’un pilote RVB et/ou LVDS intégré, ce qui facilite grandement la mise en œuvre d’un affichage LCD-TFT dans les terminaux.

RVB (Rouge, Vert, Bleu)

L’interface RGB est une solution basée sur la transmission de données en parallèle à l’aide d’au moins plusieurs fils. Chaque ligne de données transmet des informations d’un bit qui déterminent l’intensité de la couleur RVB pour un pixel. Selon le type d’interface RVB, le nombre de fils nécessaire est nécessaire – par exemple, dans les variantes 24 bits, 24 fils sont utilisés pour chaque pixel.

Cinq types de signaux sont utilisés dans les interfaces RVB :

• VSYNC (synchronisation verticale ; synchronise les données pour les colonnes de pixels sur l’écran),
• HSYNC (synchronisation horizontale ; synchronise les données pour les rangées de pixels sur l’écran),
• D0… DXX ( avec une ligne distincte pour chaque bit d’information),
• DCLK (horloge à points),
• DE (Data Enable).

L’interface RVB est appréciée pour ses performances : sa bande passante est de 1,2 Gbit/s, mais pour y parvenir, il est nécessaire d’utiliser plus de fils dans une seule configuration, ce qui se traduit par une plus grande émission d’interférences électromagnétiques.

LVDS (signalisation différentielle basse tension)

L’interface LVDS pour la transmission d’images nécessite quatre paires différentielles, une pour le signal d’horloge et trois pour la transmission de données. La communication s’effectue dans une direction, avec un caractère série – les bits individuels sont transmis dans l’ordre. Les données sont envoyées sous forme de différences entre les tensions sur la paire de fils, et leur conversion a lieu dans le récepteur. Trois modes de synchronisation des données sont disponibles dans l’interface LVDS : VSYNC (synchronisation verticale), HSYNC (synchronisation horizontale) et DE (activation des données).

L’interface LVDS est particulièrement appréciée pour ses performances : elle est généralement utilisée dans une configuration point à point (avec un émetteur et un récepteur), qui fournit un débit allant jusqu’à 3 125 Gbit/s, même avec une distance de plusieurs dizaines de mètres entre les appareils. De plus, il est relativement immunisé contre les interférences électromagnétiques.

L’offre d’Unisystem comprend une large gamme d’écrans LCD-TFT avec interface LVDS – vous trouverez parmi eux des solutions standard et grand format.

eDP (DisplayPort intégré)

L’interface eDP a été introduite sur le marché par VESA (Video Electronics Standards Association) en tant que solution conçue pour être mise en œuvre dans l’électronique grand public avec des écrans LCD-TFT intégrés. On peut dire que ce fut un succès, en particulier sur le marché de l’informatique – dans ce domaine, le remplacement des LVDS par les eDP est clairement perceptible. Malheureusement, cette interface n’est pas couramment utilisée dans les microprocesseurs et les microcontrôleurs.

eDP fait référence aux normes existantes établies pour le DP, c’est-à-dire Display Port, basées sur des paires de signaux différentiels – l’une utilisée pour transmettre un signal d’horloge et l’autre ou plusieurs utilisées pour transmettre des données ; En plus d’eux, il y a aussi m.in. câbles de canal AUX semi-duplex, dans lesquels la transmission et la réception d’informations s’effectuent alternativement ; sont conçus pour la configuration du contrôleur d’affichage LCD-TFT, par exemple. On peut dire que l’interface eDP est similaire à LVDS, mais que les informations fournies sont « emballées » d’une manière différente – dans l’interface eDP, la transmission des données s’effectue en série sous la forme de paquets compressés. Il est pris en charge par trois modes de synchronisation des données, à savoir VSYNC (synchronisation verticale), HSYNC (synchronisation horizontale) et DE (Data Enable).

L’interface eDP est conçue pour des solutions avec une résolution allant jusqu’à 3840×2160 px à 60 FPS et 24 bpp, avec les meilleurs résultats obtenus avec différentes valeurs de paramètres individuels – c’est-à-dire 240 FPS à 1920×1080 et 24 bpp et 48 bpp à 2560×1600 et 60 fps. La bande passante atteint jusqu’à 1,62 Gb/s. Ajoutons que les valeurs indiquées sont obtenues avec une faible consommation d’énergie. L’interface eDP est également relativement immunisée contre les interférences électromagnétiques.

MIPI DSI – DSI (Display Serial Interface) de l’alliance MIPI (Mobile Industry Processor Interface)

La technologie DSI est une solution proposée par l’Alliance MIPI, qui est principalement utilisée dans les appareils mobiles, tels que les téléphones, les tablettes et les ordinateurs portables, bien qu’il soit également possible de l’utiliser m.in. dans l’industrie, par exemple dans les appareils de mesure portables.

L’interface MIPI DSI est également basée sur des paires de signaux différentiels, à l’intérieur desquelles il est toutefois possible d’effectuer une communication bidirectionnelle avec transmission simultanée d’informations dans les deux sens (il s’agit donc d’un duplex intégral). Les données sont transmises sous forme de paquets compressés à l’aide de deux modes de synchronisation des données :

• Faible consommation (LP) – dans ce mode, l’horloge est mise en pause et les informations sur le signal d’horloge sont transmises par une paire de fils utilisés pour la transmission de données ; Il est principalement utilisé pour transmettre des informations/initialisation à l’écran ;
• Haute vitesse (HS) – dans ce mode, le signal d’horloge est transmis par une paire de fils d’horloge distincte ; est utilisé pour télécharger des images.

L’ensemble du protocole de communication se compose de deux ensembles d’instructions. Le premier – Display Command Set (DCS) est un ensemble de commandes universelles définies par la norme DSI ; Parmi eux, par exemple : Veille, Activer et Inverser l’affichage. Le second, le Manufacturer Command Set (MCS), est un ensemble de commandes définies par les fabricants d’écrans. Ils peuvent concerner m.in. Saisie des données dans la mémoire non volatile du pilote d’affichage.

Les avantages les plus importants de l’interface MIPI DSI sont des performances élevées avec une faible consommation d’énergie, ainsi qu’une immunité aux interférences électromagnétiques.

L’offre d’Unisystem comprend un certain nombre de solutions avec l’interface MIPI DSI, dont m.in. Écrans carrés de 4 pouces de Winstar, qui sont utilisés dans une variété d’applications.

Vx1 (V-by-1 / V-by-One)

Avec l’introduction des écrans FHD (1920×1080) ou UHD (3840×2160), il était nécessaire de disposer d’une autre interface qui serait encore plus résistante aux interférences électromagnétiques que le LVDS – cette exigence est satisfaite par la technologie V-by-One conçue par Thine Electronics.

La norme de transmission d’informations est similaire à celle utilisée dans LVDS, mais Vx1 garantit de faibles coûts de production tout en atteignant des vitesses plus élevées ; elle peut être de 840 Mb/s pour chaque paire de câbles différentiels (même à une distance allant jusqu’à 10 m !). L’interface Vx1 est une solution asynchrone : elle n’utilise pas une paire de fils avec un signal d’horloge, qui est intégré dans les câbles de données, ce qui réduit le nombre total de paires de câbles. À titre de comparaison : pour faire fonctionner un écran Cinema-FHD (2560×1080) avec une profondeur de couleur de 30 bits et un taux de rafraîchissement de l’image de 120 Hz, vous avez besoin de : soit 24 paires de câbles LVDS, soit… 4 paires de fils Vx1.

Le tableau présente le nombre de paires de câbles utilisées en fonction de la résolution, de la profondeur des couleurs et du taux de rafraîchissement :

L’une des sociétés qui fournit des solutions LCD-TFT avec une interface Vx1 est Litemax. Découvrez les solutions disponibles dans l’offre Unisystem dans les variantes standard et grand format.

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