德州仪器 LDI 演示套件：LVDS 显示接口的实用指南

引言

在当今的电子设备中，显示接口的性能对于设备的视觉体验至关重要。德州仪器（Texas Instruments）的 LDI 演示套件为我们提供了一个通过低压差分信号（LVDS）将图形控制器与液晶显示（LCD）平板连接的解决方案。本文将详细介绍该套件的组成、应用、特性以及使用方法，希望能为电子工程师们在设计相关系统时提供参考。

文件下载：LDI3V8BT-112.pdf

套件内容

LDI 演示套件包含一个发射板（Tx）和一个接收板（Rx）。发射板采用 DS90C387MTD - 48 位发射器，接收板采用 DS90CF388MTD - 48 位接收器，两块板均配备 IDC 连接器。需要注意的是，演示板的走线布局旨在减少通道间的偏差，但在大多数应用中并非绝对必要。若布局未优化，偏差余量会减小。另外，MDR LVDS 连接器的焊盘设置为接受 D26 - 1 引脚排列，连接两块板时需使用 0.050” Mini D 带状（MDR）电缆组件，如 14526 - EZHB - XXX - 0QC，相关信息可参考 3M 官网。

应用场景

该芯片组适用于主机到 LCD 面板的接口，支持高达 24 位单像素或 24 位双像素的 AM - TFT LCD 面板，可用于 VGA（640X480）、SVGA（800X600）、XGA（1024X768）、SXGA（1280X1024）或 UXGA（1600X1200）等多种分辨率。不过，由于 STN - DD SHFCLK 的非周期性，芯片组可能不适用于所有 D - STN 面板。发射机的 PLL CLK 输入需要一个自由运行的周期性 SHFCLK，大多数图形控制器可以提供一个带有自由运行时钟的单独引脚。例如，C&T 的 65550 的 WEC（Pin102）可以通过 BMP（Bios Modification Program）编程提供自由运行时钟。更多信息可参考 STN 应用使用说明（AN - 1056），建议的映射方案可参考 AN - 1127。

特性与解释

发射机特性

1. 预加重（PRE - pin 14/JP1）：此功能可克服电缆电容，在开关转换期间提供额外的瞬时电流，但不影响接收器输出驱动。它适用于“旧模式”和“新模式”，仅影响 Tx A0 - A7 和 CLKs LVDS 输出。若要禁用该功能，需将引脚 14 接地，此时 LVDS 输出驱动为标准值 3.5mA。若不使用跳线，输入将被拉低至 0.7V；若要调整预加重水平，可在 JP1 上连接到 Vcc，通过 2K 电位器 R48 进行调整，顺时针旋转增加预加重值，逆时针旋转减小预加重值，应调整 R48 以减少过冲。
2. PLL 范围选择（PLLSEL - pin 15/JP5）：将引脚 15 拉高选择自动范围，拉低选择低范围，该功能适用于“旧模式”和“新模式”。
3. 双/单操作（DUAL - pin 23/JP7）：提供三种操作模式，分别为双 112MHz TxIN、双 112MHz TxOUT（引脚 23 接 Vcc）；单 170MHz TxIN、双 85MHz TxOUT（引脚 23 接 Vcc/2）；单 112MHz TxIN、单 112MHz TxOUT（引脚 23 接地）。该功能适用于“旧模式”和“新模式”，在单到单模式下，TxOUT0 到 TxOUT3 及相关 Tx 输入激活，TxOUT4 到 TxOUT7 及相关输入禁用以节省功率。
4. 直流平衡（BAL - pin 24/JP4）：该功能可防止电缆长时间处于单一状态（如全“1”或全“0”），有助于打开 LVDS“眼图”，减少符号间干扰。此功能仅适用于“新模式”，仅影响 Tx A0 - A7 和 LVDS CLK 输出。要禁用该功能，将引脚 24 接地；要启用，将引脚 24 接高电平。同时，接收器板上的 BAL（引脚 6 或 JP6）也必须接高电平才能启用该功能。在此模式下，芯片组与现有 FPD - Link 技术不向后兼容，若要向后兼容，需关闭此功能。

接收机特性

1. PLL 范围选择（PLLSEL - pin 5/JP5）：与发射机类似，将引脚 5 拉高选择自动范围，拉低选择低范围。
2. 去偏斜选项（DESKEW - pin 4/JP4）：该功能仅适用于“新模式”，要使“DESKEW”功能生效（DESKEW = HIGH），消隐时间至少需要四个时钟周期。若要关闭该功能，将跳线 JP4 接地。
3. 直流平衡（BAL - pin 6/JP6）：与发射机的直流平衡功能类似，可防止电缆长时间处于单一状态，打开 LVDS“眼图”。此功能仅适用于“新模式”，要禁用该功能，将引脚 6 接地；要启用，将引脚 6 接高电平。同时，发射机板上的 BAL（引脚 24 或 JP4）也必须接高电平才能启用该功能。在此模式下，芯片组与现有 FPD - Link 技术不向后兼容，若要向后兼容，需关闭此功能。

连接方法

1. 硬件连接：使用 D26 - 1 MDR 电缆将发射板和接收板连接起来，该电缆为标准引脚排列，更长的长度可从 3M 购买。从图形卡连接适当的 IDC 电缆到发射板，从接收板连接两个 50 针 IDC 电缆到面板，注意连接器的引脚 1 应与电缆的引脚 1 连接。
2. 跳线设置：工厂已配置跳线以在正常模式下运行，去偏斜功能关闭，预加重功能打开。确保两块板上的跳线位置正确，不同应用配置的跳线设置示例可参考文档第 22 页和第 25 页。
3. 电源连接：发射板和接收板通过测试垫（TP）TP1 外部供电，两块板的接地通过 TP2 连接。最大施加到 LDI 发射机或接收机 Vcc 的电压为 4V，为使发射机和接收机正常工作，/PD 必须分别连接到标记为“JP3”和“JP1”的 Vcc。
4. 开机顺序：先打开 PC，然后给面板上电。需要注意的是，时钟 2 通过 USB 对传输到接收板，其长度与时钟 1 或 LVDS 数据线不匹配，且 USB 对的差分阻抗为 90Ω。

跳线定义与默认设置

发射机板

跳线	用途	设置	跳线编号
PRE	预加重	GND Vcc	JP1
R_FB	上升或下降数据选通	GND Vcc	JP2
/PD	电源关闭	GND Vcc	JP3
BAL	直流平衡	GND Vcc	JP4
PLLSEL	PLL 选择（自动范围）	GND Vcc	JP5
R_FDE	上升或下降数据使能	GND Vcc	JP6
DUAL	双/单模式	GND Vcc	JP7

发射机板的默认设置为旧模式、双像素模式且开启预加重。

接收机板

跳线	用途	设置	跳线编号
/PD	电源关闭	GND Vcc	JP1
R_FDE	上升或下降数据使能	GND Vcc	JP2
DESKEW	去偏斜	GND Vcc	JP4
PLLSEL	PLL 选择（自动范围）	GND Vcc	JP5
BAL	直流平衡	GND Vcc	JP6

LVDS 映射

文档提供了发射机和接收机在旧模式和新模式下的 LVDS 映射图，详细展示了 Tx 输入和 Rx 输出如何映射到 IDC 连接器和八个 LVDS 通道。建议的映射方案可参考 AN - 1127。

可选终止电阻

发射机

发射机演示板上有 50 个输入，一侧有 0402 焊盘，另一侧接地。这些焊盘工厂未焊接元件，若用户需要调整输入终端以匹配输入信号的阻抗，可使用这些焊盘。文档提供了发射机输入与可选并联终端电阻的映射表。

接收机

接收机演示板上有 49 个输出，串联有 0402 焊盘（但短路）。这些焊盘工厂未焊接元件，若用户需要调整输出串联终端以匹配输入线的阻抗，需在安装串联电阻前切断短路。文档提供了接收机引脚与并联终端电阻的映射表。

故障排除

若演示板运行不正常，可按以下步骤检查：

1. 确保发射板和接收板都连接了电源和接地。
2. 检查电源电压（典型值 3.3V）和电流（时钟和一个数据位为 66MHz 时约 200mA）是否正确。
3. 检查发射板的输入时钟和输入数据（最好从一个数据位开始）。
4. 确保跳线设置正确或恢复默认设置。
5. 检查 2 米电缆是否连接发射板和接收板。
6. 确保所有连接良好。
7. 从低时钟频率（40 或 66MHz）开始测试。

故障排除图表如下：	问题	解决方案
只有输出时钟，没有输出数据	确保数据加扰/映射正确，确保有数据输入
没有输出数据和时钟	确保电源开启，输入数据和时钟有效且连接正确，确保 2 米电缆牢固连接到两块演示板
电源、接地、输入数据和输入时钟连接正确，但无输出	检查两块板的电源关闭引脚，确保设备启用（/PD = ON）
设备电流超过 1A	检查演示板是否短路
给演示板上电后，电源设置为 3.3V 时读数低于 3V	使用更大的电源以提供足够的电流

附加信息

如需了解更多关于 FPD - Link 发射机/接收机和其他接口产品的信息，可参考 德州仪器官网。文档还提供了一系列应用笔记，如 AN - 971（LVDS 技术概述）、AN - 1032（FPD - Link 简介）等。

总结

德州仪器的 LDI 演示套件为电子工程师提供了一个通过 LVDS 实现图形控制器与 LCD 平板连接的有效解决方案。通过了解套件的组成、应用、特性以及使用方法，工程师们可以更好地设计和调试相关系统。在使用过程中，要注意跳线设置、电源连接和故障排除等方面，以确保系统的正常运行。你在使用类似套件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。