LVDS Rockchip: электрические характеристики, одно- и двухканальная конфигурация и отладка

Применимость к ArmSoM

Это справочный материал платформы Rockchip, а не отчёт об аппаратных испытаниях ArmSoM. Таблица версий исходника охватывает RK3126, RK3128 и RK3288 (Linux 4.4), а также RK3326/PX30, RK3368 и RK356X (Linux 4.19 и новее); таблица поддержки также включает RK3562. Перед адаптацией проверьте выведенные сигналы LVDS, маршрутизацию PHY/VP, драйвер SDK, временные параметры, питание и подсветку панели. Поддержка LVDS на всех платах ArmSoM не заявляется. Аппаратные испытания не выполнялись.

Китайский и английский PDF имеют версию V1.2.0 и объём 22 и 24 страницы соответственно. Китайская статья следует китайскому источнику; английская — английскому; русская полностью переводит английский технический текст. Соответствующие разделы и различия источников сохранены. В китайской статье используются китайские оригиналы рисунков, в английской и русской — английские.

Редакторские примечания · ArmSoM docs

Неоднозначности исходника: строка 4 таблицы сценариев дважды указывает LVDS0, хотя последующие схема и настройки используют LVDS0/LVDS1. Исходные значения сохранены для проверки. В примере vopl для RK3288 отсутствует последняя точка с запятой; она не добавлялась без подтверждения.

Версии платформ в исходнике

1. Основные понятия

LVDS (Low Voltage Differential Signaling) — технология передачи низковольтных дифференциальных сигналов, применяемая в высокоскоростной последовательной связи. Она широко используется для дисплеев, передачи изображений и данных.

LVDS относится к физическому уровню и определяет электрические характеристики и стандарты интерфейса. Организации VESA и JEIDA задают способы передачи данных по LVDS. В зависимости от объёма и порядка передачи различают JEIDA-18, JEIDA-24, VESA-24 и другие форматы.

За один тактовый период LVDS передаёт 7 бит. Ниже приведены временные диаграммы распространённых форматов.

1. JEIDA-18

Slot     0    1     2     3     4     5    6
       __________                _________________
Clock         \_______________________/

       ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______
DATA0 ><__G0__><__R5__><__R4__><__R3__><__R2__><__R1__><__R0__><
DATA1 ><__B1__><__B0__><__G5__><__G4__><__G3__><__G2__><__G1__><
DATA2 ><_CTL2_><_CTL1_><_CTL0_><__B5__><__B4__><__B3__><__B2__><

2. JEIDA-24

Slot     0    1     2     3     4     5    6
      ___________                _________________
Clock         \_______________________/

      ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______
DATA0 ><__G2__><__R7__><__R6__><__R5__><__R4__><__R3__><__R2__><
DATA1 ><__B3__><__B2__><__G7__><__G6__><__G5__><__G4__><__G3__><
DATA2 ><_CTL2_><_CTL1_><_CTL0_><__B7__><__B6__><__B5__><__B4__><
DATA3 ><_CTL3_><__B1__><__B0__><__G1__><__G0__><__R1__><__R0__><

3. VESA-24

Slot     0    1     2     3     4     5    6
      ___________                _________________

Clock         \_______________________/
       ______ ______ ______ ______ ______ ______ ______
DATA0 ><__G0__><__R5__><__R4__><__R3__><__R2__><__R1__><__R0__><
DATA1 ><__B1__><__B0__><__G5__><__G4__><__G3__><__G2__><__G1__><
DATA2 ><_CTL2_><_CTL1_><_CTL0_><__B5__><__B4__><__B3__><__B2__><
DATA3 ><_CTL3_><__B7__><__B6__><__G7__><__G6__><__R7__><__R6__><

CTL2 — сигнал разрешения DE; CTL1 — кадровая синхронизация VSYNC; CTL0 — строчная синхронизация HSYNC. CTL3 зарезервирован для дополнительных функций и обычно может игнорироваться.

В узле panel дерева DTS формат LVDS задаётся свойством bus-format. Соответствия:

MEDIA_BUS_FMT_RGB666_1X7X3_SPWG: jeida-18

MEDIA_BUS_FMT_RGB888_1X7X4_JEIDA: jeida-24

MEDIA_BUS_FMT_RGB888_1X7X4_SPWG: vesa-24

2. Электрические характеристики

На рисунке показана типовая схема драйвера LVDS. По существу это дифференциальный усилитель, питаемый источником постоянного тока.

Сначала рассмотрим характеристики постоянного выходного напряжения. Для идеального дифференциального усилителя синфазное напряжение Vcm выражается так:

V_cm = (U_a + U_b) / 2

Здесь U_a — постоянное напряжение точки A относительно земли, U_b — постоянное напряжение точки B относительно земли.

Для идеального дифференциального усилителя принимается U_a = U_b: на резисторе 100 Ω приёмника нет разности напряжений, что в исходнике описано как блокирование постоянной составляющей.

Для переменной составляющей малый сигнал u_ab между A и B создаёт падение напряжения на резисторе 100 Ω приёмника, что соответствует прохождению переменного сигнала.

Часто требуется настроить нагрузочную способность LVDS. Для её увеличения существуют разные способы, например увеличение тока источника или сопротивления нагрузки.

Это рассмотрение с точки зрения анализа схемы. На практике некоторые LVDS PHY предоставляют дополнительные настройки. Например, увеличение дифференциального напряжения u_ab может увеличить нагрузочную способность LVDS: чем больше разность напряжений, тем больше ток.

На практике следует учитывать и линию передачи. Снижение ёмкости и сопротивления дифференциальных линий также в определённой степени улучшает нагрузочную способность LVDS.

3. Поддержка платформ

4. Обзор сценариев

Варианты применения LVDS сведены в таблицу:

Результат работы этих пяти вариантов показан на следующем рисунке:

Для RK356X связь между Video Port и LVDS показана ниже:

5. Примеры конфигурации LVDS

В этом разделе приведены конфигурации разных вариантов LVDS. Несмотря на множество сочетаний выходов, достаточно определить два условия:

Используется ли двухканальный режим Dual LVDS.

Какому VP соответствует фактический выход LVDS.

Для Dual LVDS необходимо включить оба узла LVDS и добавить свойство dual-channel в узел LVDS0.

&lvds0 {
   status = "okay";

   dual-channel;
};

Также необходимо определить соответствующий VP. В режиме Dual LVDS оба выхода LVDS0 и LVDS1 используют либо VP1, либо VP2. В остальных случаях конфигурация зависит от сценария:

/*
 * Example 1: Two VPs are respectively connected to a single-channel LVDS panel

 * VP1 -> LVDS0, VP2 -> LVDS1
 */
&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp2 {
   status = "okay";
};

/*
 * Example 2: Two VPs are respectively connected to a single-channel LVDS panel (in reverse
order)

 * VP2 -> LVDS0, VP1 -> LVDS1
 */
&lvds0_in_vp2 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp1 {
   status = "okay";
};

5.1 Одноканальный LVDS

Для настройки одноканального LVDS уточните:

Временные параметры панели, формат вывода, вывод Enable и вывод ШИМ подсветки.

Используется выход LVDS0 или LVDS1.

LVDS получает данные от VP1 или VP2.

Для одноканального LVDS на RK356X существуют четыре сочетания LVDS и VP, показанные ниже:

На примере VP1 → LVDS0 настройка DTS выполняется следующим образом:

1. Настройте узел panel: временные параметры, формат, выводы Enable и подсветки; свяжите панель с узлом LVDS:

panel {
   compatible = "simple-panel";

   backlight = <&backlight>;
   power-supply = <&vcc3v3_lcd0_n>;
   enable-delay-ms = <20>;
   prepare-delay-ms = <20>;
   unprepare-delay-ms = <20>;
   disable-delay-ms = <20>;
   bus-format = <MEDIA_BUS_FMT_RGB666_1X7X3_SPWG>;
   width-mm = <217>;
   height-mm = <136>;

   display-timings {
      native-mode = <&timing0>;
      timing0: timing0 {

         clock-frequency = <67000000>;
         hactive = <800>;
         vactive = <1280>;
         hback-porch = <60>;
         hfront-porch = <60>;

         vback-porch = <4>;
         vfront-porch = <2>;
         hsync-len = <8>;
         vsync-len = <8>;
         hsync-active = <0>;
         vsync-active = <0>;
         de-active = <0>;
         pixelclk-active = <0>;
      };
   };

   ports {

      #address-cells = <1>;
      #size-cells = <0>;
      port@0 {
         reg = <0>;
         panel_in_lvds0: endpoint {
           remote-endpoint = <&lvds0_out_panel>;
         };
      };
   };
};

2. Включите соответствующий узел LVDS и свяжите его с узлом panel:

&lvds0 {
   status = "okay";
   ports {

      port@1 {
         reg = <1>;
         lvds0_out_panel: endpoint {
           remote-endpoint = <&panel_in_lvds0>;
         };
      };
   };
};

3. Укажите VP, используемый для вывода LVDS:

&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";

 };

5.2 Dual LVDS (двухканальный LVDS)

Конфигурация этого раздела относится к RK356X.

1. Добавьте dual-channel в узел lvds для LVDS0, чтобы включить Dual LVDS.

&lvds0 {
   status = "okay";
   dual-channel;


   ports {
      port@1 {
         reg = <1>;
         lvds0_out_panel: endpoint {
           remote-endpoint = <&panel_in_lvds0>;
         };
      };
   };
};

2. Задайте распределение Video Port. Для Dual LVDS на RK356X можно выбрать VP1 или VP2. Все варианты показаны на рисунке.

Следующий пример использует VP1, то есть вариант 1 на рисунке:

&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";
};


&lvds1_in_vp1 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp2 {
   status = "disabled";
};

3. Задайте порядок вывода каналов LVDS:

panel {
   /* ... Relevant panel parameters are filled in here */


   ports {
      #address-cells = <1>;
      #size-cells = <0>;
      port@0 {
         reg = <0>;
         dual-lvds-odd-pixels; /* Output odd pixels */
         panel_in_lvds0: endpoint {
           remote-endpoint = <&lvds0_out_panel>;
         };
      };
      port@1 {
         reg = <1>;
         dual-lvds-even-pixels; /* Output even pixels */

         panel_in_lvds1: endpoint {
           remote-endpoint = <&lvds1_out_panel>;
         };
      };
   };
};

Здесь LVDS0 выводит нечётные пиксели (dual-lvds-odd-pixels), а LVDS1 — чётные (dual-lvds-even-pixels). При необходимости порядок можно поменять.

5.3 Dual LVDS (двухканальный LVDS) на RK3288

Этот раздел относится к RK3288.

1. Добавьте dual-channel в узел lvds, чтобы включить Dual LVDS.

&lvds {
   status = "okay";
   dual-channel;


   ports {
      port@1 {
         reg = <1>;
         lvds0_out_panel: endpoint {
           remote-endpoint = <&panel_in_lvds0>;
         };
      };
   };
};

2. Укажите VOP для вывода LVDS: vopb или vopl.

/* Output on vopb */
&lvds_in_vopb {

   status = "okay";
};

/* Or, output on vopl */
&lvds_in_vopl {
   status = "okay";
}

3. Задайте порядок вывода каналов. На RK3288 свойство rockchip,data-swap в узле lvds меняет порядок каналов:

&lvds {
   rockchip,data-swap;

};

5.4 Два VP и две независимые одноканальные панели LVDS

Каждый одноканальный LVDS настраивается по правилам одноканального вывода.

Не задавайте dual-channel: иначе система распознает конфигурацию как Dual LVDS.

Необходимо указать распределение Video Port. Возможны два варианта:

Следующие примеры DTS соответствуют вариантам 1 и 2 на рисунке:

/*
 * VP1 -> LVDS0, VP2 -> LVDS1

 */
&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp2 {
   status = "okay";
};

/*
 * Or, VP2 -> LVDS0, VP1 -> LVDS1
 */
&lvds0_in_vp2 {

   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp1 {
   status = "okay";
};

5.5 Один VP и две одноканальные панели LVDS

Один VP подключается к двум одноканальным панелям LVDS; каждая показывает половину содержимого VP.

Сейчас этот сценарий реализован как расширение Dual LVDS, поэтому конфигурация похожа:

1. Добавьте dual-channel в узел lvds для LVDS0.

&lvds0 {
   status = "okay";
   dual-channel;


   ports {
      port@1 {
         reg = <1>;
         lvds0_out_panel: endpoint {
           remote-endpoint = <&panel_in_lvds0>;
         };
      };
   };
};

2. Задайте распределение Video Port. На RK356X один VP с двумя одноканальными панелями LVDS может использовать VP1 или VP2. Возможные варианты показаны ниже.

Следующий пример использует VP1, то есть вариант 1 на рисунке:

&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";

};

&lvds1_in_vp1 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp2 {
   status = "disabled";
};

3. Задайте порядок вывода каналов LVDS:

panel {
   /*... Relevant panel parameters are filled in here */


   ports {
      #address-cells = <1>;
      #size-cells = <0>;
      port@0 {
         reg = <0>;
         dual-lvds-left-pixels; /* Output the left-half content */
         panel_in_lvds0: endpoint {

           remote-endpoint = <&lvds0_out_panel>;
         };
      };
      port@1 {
         reg = <1>;
         dual-lvds-right-pixels; /* Output the right-half content */
         panel_in_lvds1: endpoint {
           remote-endpoint = <&lvds1_out_panel>;
         };
      };
   };
};

Для различения порядка вывода дополнительно определены свойства dual-lvds-left-pixels и dual-lvds-right-pixels. При необходимости их можно поменять.

5.6 Один VP и две одноканальные панели LVDS (Connector Mirror)

Один VP подключается к двум одноканальным панелям LVDS с одинаковыми временными параметрами; они показывают полностью одинаковое изображение.

Временные параметры каждой панели настраиваются как для одноканального LVDS.

Для распределения Video Port и LVDS можно выбрать вывод от VP1 или VP2:

/* Output using VP1 */
&lvds0_in_vp1 {
   status = "okay";

};

&lvds1_in_vp1 {
   status = "okay";
};

/* Or, output using VP2 */
&lvds0_in_vp2 {
   status = "okay";
};

&lvds1_in_vp2 {

   status = "okay";
};

6. Отладка LVDS

Текущие сведения о LVDS Connector можно получить через узел summary VOP:

cat /sys/kernel/debug/dri/0/summary

Если Dual LVDS включён и драйвер успешно загружен, появится узел Connector с именем LVDS-DUAL:

В сценарии с одним VP и двумя одноканальными панелями, каждая из которых показывает половину содержимого VP, также отображается LVDS-DUAL.

При использовании двух одноканальных панелей видны разные узлы LVDS Connector:

Привязка LVDS Connector к VP зависит от конкретной конфигурации.

7. Частые вопросы

7.1 Нет вывода по каналу LVDS1

Сначала проверьте summary VOP и убедитесь, что LVDS1 включён правильно. Если вывода по-прежнему нет, попробуйте обновить Loader.

7.2 Искажённое или зубчатое изображение в Dual LVDS

Возможно, LVDS0 и LVDS1 поменяны местами. Попробуйте переставить свойства dual-lvds-odd-pixels и dual-lvds-even-pixels в DTS.

7.3 Чёрное или белое изображение

Проверьте аппаратное подключение и правильность сигналов подсветки и Enable.

7.4 Изменение синфазного и дифференциального напряжения LVDS

На RK356X измените свойства DTS соответствующего PHY:

inno,lvds-vcom задаёт синфазное напряжение, inno,lvds-vod — дифференциальное.

Синфазное напряжение RK356X:

• 1000 mV

• 950 mV (по умолчанию)

• 900 mV

• 850 mV

Дифференциальное напряжение RK356X:

• 400 mV

• 350 mV (по умолчанию)

• 300 mV

• 250 mV

&video_phy0 {
      inno,lvds-vcom = <1000>; /* 1000mV */
      inno,lvds-vod = <400>; /* 400mV */

};