[笔记分享] [Display] LCD接口介绍

介绍

这里所说的接口不仅是LCD显示器，而且还包含了相关的LCD电视相关接口。也可能没说说全，以后可添加。

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VGA

VGA的全称为Video Graphic Array，即显示绘图阵列。在PC行业发展的初期，VGA以其支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色的良好特性得到广泛支持。后来，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。
　　VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。
　　通过模拟VGA接口和计算机连接的显示器的工作原理，是计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D2次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，也就是我们为什么在CRT显示器上只看到VGA接口的原因。
　　

VGA插口图如下：

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DVI

DVI全称为Digital Visual Interface，是1999年由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成的数字显示工作组DDWG(Digital Display Working Group)推出的接口标准，其标准外观是一个24针的接插件。
　　DVI接口有多种规格，分为DVI-A、DVI-D和DVI-I，它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上;而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。
前面我们已经提到过，DVI也分为几种规格，其中DVI-A其实就是VGA接口标准，只是换汤不换药而已，目前的DVI接口主要是DVI-D和DVI-I两种，而这两种规格中，又再分为“双通道”和“单通道”两种类型，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成本相对增加不少，仅见于部分高端产品。
常见的DVI接口中，DVI-D接口只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。
DVI-I接口可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
在买液晶显示器的时候，我们可能会发现，DVI有18针和24针两种，有人说18针DVI是简化版，比24针的性能差很多，而也有的人说24针DVI就是多了一些地线二者根本没有区别。究竟事实是怎样?
　　之前我们已经跟大家提到过，在DVI的不同规格中，又分为“双通道”和“单通道”两种类型，其实这18针、24针就是这两种类型的差别。18针的DVI属于单通道，而24针属于双通道，也就是说，18针的DVI传输速率只有24针的一半，为165MHz。在画面显示上，单通道的DVI支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右，会造成显示质量的下降。一般来讲，单通道的DVI接口，最大的刷新率只能支持到1920*1080*60hz或1600*1200*60hz，即现有23寸宽屏显示器和20寸普通比例显示器的正常显示，再高的话就会造成显示效果的下降。
　　那18针DVI接口的液晶显示器是不是不能买呢?答案当然是否定的，目前我们使用的显示器尺寸大多在20英寸以下，准确的说并不能算是大屏液晶显示器，这些显示器的标准分辨率都在18针DVI的能力范围之内，除非是购买23英寸以上的大屏液晶显示器，否则对18针还是24针这样的烦恼完全没必要太过在意。

不同DVI接口特性如下：

各类DVI插口图如下：

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HDMI

HDMI，英文全称是High Definition Multimedia Interface，中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。2002年4月，日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image七家公司联合组成HDMI组织。HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。
HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s，因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。
与DVI相比HDMI接口的体积更小，而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。

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RGB

目前可以在一些专业级视频工作站/编辑卡专业级视频设备或高档影碟机等家电上看到有YUV、YcbCr、Y/B-Y/B-Y等标记的接口标识，虽然其标记方法和接头外形各异但都是指的同一种接口——色差端口( 也称分量视频接口) 。它通常采用YPbPr 和YCbCr两种标识，前者表示逐行扫描色差输出，后者表示隔行扫描色差输出。由上述关系可知，我们只需知道Y Cr Cb的值就能够得到G 的值( 即第四个等式不是必要的)，所以在视频输出和颜色处理过程中就统一忽略绿色差Cg ，而只保留Y Cr Cb ，这便是色差输出的基本定义。
插口图如下：

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S-video

在S-端子中，光亮度(Y; greyscale)的讯号和调制色度(C; colour)的讯号也是由独立的电线或电线组所传送。
在合成视频中，光亮度的讯号是被低通滤波器变成低通滤波，以防以因线路而干扰，因高频率的光亮度资讯及色度讯号的一部分是重叠的。而S-端子把两种讯号分开，这种就不用把光亮度的讯号再转成低通滤波。这样可以给予光亮度的讯号有更大的带宽，也解决了讯号重叠的问题。因此，受干扰的点阵讯号事被排除。这表示S-端子能从完整原先的影像讯号转送比合成讯号更多的讯息，因此与合成影像相比，S-端子更有效使图像在低失真的情况下，原画再生。
但是，影像讯号被分离为亮度与色度两部分，因此S-端子有时也被视为是一种合成影像讯号，但就品质上而言，S-Video是component讯号中最差的一种，远不如其他更为复杂的component影像讯号（如RGB）。S-Video与这些更高阶component影像的差别在于，S-Video将色度的讯号合为一条讯号进行传送，因此色度的讯号必须先经过编码，而且NTSC、PAL或SECAM等影像讯号透过S-Video进行传送时皆有不同的编码方式。所以为了使讯号间达到完全兼容性，必须兼顾S-Video接头与色度编码方式两者的兼容性。
插口图如下：

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MIPI

MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。该缩写的特定用途包括：
MIPI联盟 —— 组织机构
MIPI成员 —— 任何加入MIPI联盟的公司
MIPI规范 —— 被MIPI联盟所采用的规范
MIPI联盟是一个开放的会员制组织。2003年7月，由美国德州仪器（TI）、意法半导体（ST）、英国ARM和芬兰诺基亚（Nokia）4家公司共同成立。MIPI联盟旨在推进手机应用处理器接口的标准化。
MIPI联盟鼓励所有手机行业内的公司加入，包括：手机设备制造商、半导体厂商、软件厂商、系统供应商、外围设备制造商、知识产权提供商、其他公司。
MIPI联盟下设工作组，负责具体事务。
Camera工作组
Device Descriptor Block工作组
DigRF工作组
Display工作组
高速同步接口工作组
接口管理框架工作组
低速多点连接工作组
NAND软件工作组
物理层工作组
软件工作组
系统电源管理工作组
检测与调试工作组
统一协议工作组
任何手机行业内的公司都可以申请加入MIPI联盟。
MIPI联盟将成员分为4种类型：使用者、贡献者、推进者、创办者。
目前，MIPI联盟的董事成员包括英特尔、摩托罗拉、诺基亚、三星、意法半导体、德州仪器。
已完成和正在计划中的规范如下：

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LVDS

Low-Voltage Differential Signaling 低压差分信号。1994年由美国国家半导体公司提出的一种信号传输模式，它是一种标准。它在提供高数据传输率的同时会有很低的功耗，另外它还有许多其他的优势：
1、低电压电源的兼容性
　2、低噪声
　3、高噪声抑制能力
　4、可靠的信号传输
5、能够集成到系统级IC内
使用LVDS技术的的产品数据速率可以从几百Mbps到2Gbps。它是电流驱动的，通过在接收端放置一个负载而得到电压，当电流正向流动，接收端输出为1，反之为0 。他的摆幅为250mv-450mv