Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия
Шрифт:
Для управления энергопотреблением монитора в соответствии со стандартом VESA DPMS (Display Power Management Signaling) используются сигналы кадровой и строчной синхронизации V.Sync и H.Sync (табл. 8.12).
Таблица 8.12. Управление энергопотреблением монитора (VESA DPMS)
| Режим | H.Sync | V.Sync |
|---|---|---|
| On | Активен | Активен |
| Standby | Неактивен | Активен |
| Suspend | Активен | Неактивен |
| Off | Неактивен | Неактивен |
Разъемы, применяемые в современных адаптерах и мониторах SVGA, не предназначены для передачи высокочастотных сигналов. Пределом для них является примерно 150 МГц, что для высокого разрешения и
♦ 3 разъема — сигналы базисных цветов, смешанная синхронизация (composite sync) передается в канале зеленого цвета;
♦ 4 разъема — смешанная синхронизация передается по отдельному кабелю;
♦ 5 разъемов — вертикальная и горизонтальная синхронизация передается по раздельным кабелям.
С помощью коаксиальных кабелей возможно удаление монитора от компьютера на расстояние до 10–15 м при хорошем изображении.
Для расширения частотного диапазона (и учитывая тенденцию к использованию последовательных шин USB и Fire Wire) для подключения ПУ к системному блоку компьютера VESA в 1995 г. предложила новый тип разъема EVC (Enhanced Video Connector). В 1998 г. была принята новая редакция, и разъем переименован в P&D-A (Plug&Display-Analog) с небольшими изменениями, касающимися резервных контактов и цепей питания зарядного устройства. Кроме обычного аналогового интерфейса RGB и канала DDC2, разъем P&D-A (EVC) имеет контакты для видеовхода, входные и выходные стереоаудиосигналы, шины USB и Fire Wire, а также линии питания постоянного тока для зарядки аккумуляторов портативных ПК. Разъем имеет две секции: высокочастотную для присоединения четырех коаксиальных кабелей и низкочастотную на 30 контактов (рис. 8.10, табл. 8.13). Контакты высокочастотной секции, хотя и не являются коаксиальными, позволяют передавать сигналы с частотами до 2 ГГц. Контактом экранов является крестообразная перегородка. При использовании 75-омных коаксиальных кабелей на частоте 500 МГц гарантируется уровень отражений и перекрестных помех не выше 2%. Высокочастотная секция — контакты C1-С4 и C5 (экран) — требуется для передачи цветовых сигналов
Рис. 8.10. Разъем EVC и P&D (розетка)
Таблица 8.13. Разъем P&D-A (EVC)
| Контакт | Цепь | Контакт | Цепь | Контакт | Цепь |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Audio Output, Right | 11 | Charging power input, + | 21 | Audio input, left |
| 2 | Audio Output, Left | 12 | Charging power input, - | 22 | Audio input, right |
| 3 | Audio Output, Return | 13 | Video input, Y или composite in | 23 | Audio input, return |
| 4 | Sync Return | 14 | Video input, return | 24 | Stereo sync (TTL) |
| 5 | Horizontal Sync (TTL) | 15 | Video input, С in | 25 | DDC return |
| 6 | Vertical Sync (TTL) | 16 | USB Data + | 26 | DDC Data (SDA) |
| 7 | Резерв | 17 | USB Data - | 27 | DDC Clock (SCL) |
| 8 | Резерв | 18 | USB/1394 common mode shield | 28 | +5 В |
| 9 | 1394 TPA- | 19 | 1394 VG | 29 | 1394 TPB+ |
| 10 | 1394 TPA+ | 20 | 1394 VP | 30 | 1394 TPB- |
| C1 | R (аналог.) | C3 | PX Clock | ||
| C2 | G (аналог.) | C5 | GND (для R, G, B) | C4 | В (аналог.) |
Разъем
Стандарт определяет три уровня реализации: базовый, мультимедийный и полный. Базовый включает только видеосигналы и DDC, в мультимедийном должны быть аудиосигналы. При использовании коннектора в полном объеме монитор превращается в коммутационный центр, который соединяется с компьютером одним кабелем, а все остальные ПУ (включая клавиатуру, мышь, принтер) подключаются к монитору. Разъем может использоваться для подключения портативного ПК к док-станции. EVC собирает сигналы от разных подсистем — графической, видео, аудио, последовательных шин и питания. Этот общий разъем, устанавливаемый на корпусе системного блока, может соединяться с разными платами внутренними кабелями через промежуточные разъемы. Этот разъем не следует путать с похожим по виду и названию разъемом P&D-A/D, описанным в следующем пункте. Разъемы EVC на компьютерах встречаются нечасто, и это объясняется не только их довольно высокой ценой. Устанавливать EVC на графическую карту неудобно (она «обрастет» лишними интерфейсными шлейфами), а интегрированные системные платы редко имеют графические адаптеры с выдающимися параметрами, для которых он нужен.
8.4.4. Цифровые интерфейсы P&D, DVI и DFP
Повсеместный переход на цифровые технологии коснулся и видеомониторов. Традиционный аналоговый канал передачи видеосигналов стал узким местом видеосистемы. По пути от ЦАП к входам видеоусилителей монитора сигнал проходит через пару разъемов и кабель. Несогласованность элементов, вызывающая отражения сигналов («звон») и неравномерности частотных характеристик, приводит к искажению формы сигналов цветов, что становится особо заметным на режимах с высоким разрешением и высокой частотой регенерации. Повысить качество изображения можно, перенеся устройства ЦАП в монитор, прямо на плату видеоусилителей, и подав на них цифровые сигналы базисных цветов. Плоские дисплеи (матрицы TFT) строятся на основе цифровых технологий, и им приходится входные аналоговые сигналы преобразовывать обратно в цифровую форму. Все эти причины привели к необходимости разработки цифрового интерфейса для передачи информации в монитор. От этого интерфейса требуется огромная пропускная способность: к примеру, при частоте пикселов 150 МГц и кодировании каждого пиксела 24-битным числом (True Color) требуется пропускная способность 3,6 Гбит/с (450 Мбайт/с).
Для подключения плоских дисплеев был разработан специальный интерфейс Panel-Link, в 1996 г. его спецификация (FPDI-2) была утверждена VESA. Схема интерфейса приведена на рис. 8.11. Цифровой интерфейс имеет 3 канала передачи данных (Data[0:3]) и канал синхронизации Clock. В каналах используется дифференциальная передача сигналов с минимизацией переходов — так называемый протокол T.M.D.S. (Transition Minimized Differential Signaling). Каждый канал данных образован кодером, расположенным на видеокарте, линией связи и декодером, расположенным в дисплее. На вход кодера каждого канала поступают 8 бит кода яркости базисного цвета текущего пиксела. Кроме того, на вход кодера канала 0 поступают сигналы строчной и кадровой синхронизации, а на остальные каналы — дополнительные управляющие сигналы CTL[0:3], по паре на каждый канал. Кодеры преобразуют данные в последовательный код, для минимизации переключений 8 входных бит кодируются 10-битным символом, передаваемым по каналу последовательно. В зависимости от входного сигнала разрешения данных DE кодеры передают либо данные цветовых каналов, либо синхросигналы и управляющие биты. На приемной стороне сигналы декодируются и восстанавливаются в том же виде, в котором они поступали на входы кодеров. Частота пикселов может достигать 165 МГц, интерфейс обеспечивает максимальное разрешение 1280×1024 (24 бита на пиксел).
Рис. 8.11. Схема цифрового интерфейса
Физические линии реализованы экранированными витыми парами. Передатчики являются дифференциальными коммутируемыми источниками тока (12 мА), входы дифференциальных приемников подтянуты нагрузочными резисторами 50 Ом к уровню питания +3,3 В, амплитуда сигнала 500 мВ. Выбранный метод кодирования пригоден и для передачи по оптоволоконному кабелю (сигнал не имеет постоянной составляющей), но пока спецификация определяет только электрический интерфейс.
Вышеописанный протокол используется в интерфейсах P&D, DVI и DFP, из которых наибольшее распространение получили DVI (как самый мощный и универсальный) и DFP (как самый дешевый специализированный). Разъемы этих интерфейсов можно встретить на многих графических адаптерах с двумя выходами. Почти не прижившийся дорогой P&D можно рассматривать как комбинацию усеченного EVC с усеченным DVI. Благодаря использованию стандартизованных сигналов (T.M.D.S.) при несовпадении разъема монитора и графической карты возможно применение пассивных переходников-адаптеров.
В интерфейсе VP&D (VESA Plug-and-Display, 1997 г.), он же P&D, используется такой же разъем, как в EVC (см. рис. 8.10). Здесь нет цепей аналоговых аудиосигналов и видеовхода, а контакты, требовавшиеся для них, теперь назначены на цифровые каналы передачи сигналов. Интерфейс существует в двух вариантах: комбинированном и чисто цифровом. На комбинированный разъем P&D-A/D (табл. 8.14) выведены и аналоговые сигналы (RGB и синхронизация), что обеспечивает возможность подключения как цифрового, так и традиционного аналогового монитора. В чисто цифровом варианте P&D контактов аналоговых сигналов нет; монитор с аналоговым входом (с разъемом EVC или P&D-A) с ним работать не может (конструкция разъема и не позволит его подключить). Точно так же не удастся подключить и монитор с чисто цифровым входом P&D к выходу P&D-A (EVC).