现今的绘图处理器(GPU)正逐渐放弃采用宽带CMOS/TTL输出，因为它会耗用大量的封装接脚。愈来愈多的图像源器件可提供根据串行数据信道而成的第一级串行化，以供带有并行时钟信道的色彩位所应用。开放的工业标准 “FPD-Link” 实体层仍保留了介接选择灵活性。如此一来，采用桥接芯片可使第一级的串行化设计更加完善，从而在单一对的互连上提供第二级串行化，以便达成纤薄和长距离电缆连接方案，对汽车底盘的布线尤其重要，例如后座娱乐显示器的联机。
当现今大型面板LCD市场 (LCD电视、桌面电脑显示器、笔记型电脑显示器) 进行高度标准化和整合动作时，汽车上的信息娱乐LCD架构却仍停留在传统设计概念。业界以往倾向于购买完整的LCD模块，以及集中在视频适配器或适配卡设计上。然而，最新的趋势已转为采用最基本的TFT玻璃以及在显示器的计时控制器(TCON)上加入独特的元素。除了外部的LCD接口外，现在还有内部显示接口选择可以考虑，例如工业标准RSDS（抑制摆幅差动信号）总线技术。内部和外部接口的整合可带来令人印象深刻的优点，包括采用较少的器件、较小的PCB空间和较低的EMC幅射和影响。
类似的情况亦发生在绘图主控方面，一般都是内建汽车音响本体ECU(电子控制单元)当中。现今的绘图处理器(GPU)正逐渐放弃采用宽带CMOS/TTL输出，因为它会耗用大量的封装接脚。愈来愈多的图像源器件可提供根据串行数据信道而成的第一级串行化，以供带有并行时钟信道的色彩位所应用。开放的工业标准 “FPD-Link” 实体层仍保留了介接选择灵活性。如此一来，采用桥接芯片可使第一级的串行化设计更加完善，从而在单一对的互连上提供第二级串行化，以便达成纤薄和长距离电缆连接方案，对汽车底盘的布线尤其重要，例如后座娱乐显示器的联机。
传统的图像与遥控LCD面板连接
在传统的汽车信息娱乐系统设计中，绘图控制器或绘图处理器(GPU)会传送有像素时钟和同步信号对齐的并行RGB颜色位，如图1所示。在远程的LCD显示器连接中，有时会因缆线太厚，或电源和EMC(电磁兼容性)等的问题而导致并行总线不能超过20cm-30cm的长度。为了解决这个问题，美国国家半导体在90年代的中期与当时领导业界的TFT面板供货商一起研发了串行解串器 (SerDes) FPD-Link (平面显示器--链接) 芯片组系列。该传送器收集高至18位的RGB信息(6位色彩深度模式)以及三个控制信号和时钟，然后将它们转换成三个差动数据对和一个时钟对。在面板上可采用补足功能，当中的FPD-Link接收器将数据流反串列化，并且把像素数据和控制信号提供给面板上的TCON(计时控制器)，接着它会将信号重新格式化并路由指向到LCD玻璃的行和列驱动器。FPD-Link实体层的位映像和信号格式已被SPWG(标准面板工作小组)所订立并成为现实中手提电脑LCD监视器的工业标准介接方案。该芯片组采纳LVDS(低压差动信号)实体层的标准：ANSI/TIA/EIA-644A。
LVDS是一个高速兼低功耗的界面，它不只被应用到时下的嵌入式显示器，而且还可应用在要求高速数据传输的各式各样数据通讯和电传通讯上。LVDS的优点包括可提供速度很高的线传输率、功耗较少，以及所产生的噪声较低和非常耐用。此外，它在排除共模噪声方面的能力，比起真正的差动信号强一倍。这些优点让高分辨率的面板可经由较小的接口支持，进而简化互连上的设计，但同时仍可支持各级的面板分辨率。FPD-Link的概念还可引伸到更全面的“OpenLDI” (LVDS显示器接口) 规格(注册后可从www.national.com/CHT/appinfo/fpd/下载)。OpenLDI详细描述出显示器源和传送数字显示器数据的显示器件之间的接口逻辑、电气和机械特性。为了支持超过10公尺的长程线接应用，可以采纳LVDS SerDes的强化版本。包含在传送器内的强化部份是可自选预强调和一个简单的低功耗直流平衡方案，以在长缆线的末端打开眼图。另外，接收器亦提供一个缆线反偏斜功能，可允许使用标准的双绞线。在其”LVDS非直流平衡”模式中，OpenLDI实体层能够逆向兼容，而且与FPD-Link实体层一模一样。
四线道和单线道串行解串器之间的LVDS
桥接概念
目前已有愈来愈多的绘图处理器、画面控制器 (scaler) 、甚至是低至中档次的FPGA都开始整合有FPD-Link实体层，这可使在多条最高传输率限制在中等速度的数据信道上分发极高的数据吞吐量，而同时可减低在复杂的数字芯片内推行高频锁相回路(PLL)和时钟数据恢复(CDR)电路的设计风险。另一方面，在汽车外壳的布在线，四线道(八条缆线)差动互连所产生出来的缆线仍相对较厚和灵活性较低。对于长度超过5米的缆线而言，这可能会因缆线的构造和规格而在数据和时钟信道间产生潜在的偏斜问题。在汽车的安装过程中，由于制造商倾向采用交流耦合连接以便为传送和接收端上的位移接地电位提供隔离，所以包含有嵌入式时钟方案的单线道转换概念便成为一个合乎逻辑的解决方案。
对于设有FPD-Link接口的图像源来说，美国国家半导体出品的DS99R421将四条非直流平衡式的LVDS 线道(三条 LVDS数据加一条LVDS时钟)连同三个取样的低速控制位 (OS<2:0>)转换成单一条具有嵌入式时钟信息的LVDS直流平衡式串行数据流，如图2所示。这种串行化方案由于消除了在数据和时钟路径间的偏斜，故此简化了在单一个差动对上转换24位总线的工作。通过将互连缩窄，可有助削减PCB的层数、缆线宽度，以及连接器的尺寸和接脚，从而节省系统成本。此外，该器件还可在LVDS输入处整合一枚100Ohms的端接电阻器。除上述外，该器件还在LVDS输出上特设有一个预强调信号条件功能，以便在使用有损耗缆线作较长程的连接时增强信号。这项用户可调节的功能可通过一个外部电阻器来控制，并且可在每秒1032Mbit最高数据吞吐量的速度下驱动长达10公尺的屏蔽双绞线(shielded twisted-pair cabling)。内部直流—平衡编码可通过串行的电容器来支持交流耦合互连。DS99R421串行数据流的位映像可与DS90UR124单线道LVDS反串列器器件兼容，当中包含有一个 “@ Speed BIST” (内置自测试)功能来验证链接的完整性。(进一步资料在www.national.com/CHT/appinfo/fpd/)
RSDS最佳化内部显示TFT-LCD架构
汽车显示器系统供货商愈来愈专注计时控制器功能，以便产品在市场能显出其独特性。在这个前题下，处于TCON和行/列驱动器之间的内部显示总线同时也备受关注。因此，美国国家半导体与领导市场的LCD模块供货商一起开发出开放式的抑制摆幅差动信号标准(详细数据可浏览www.national.com/CHT/appinfo/fpd/)，其目的是为LCD计时控制器和列驱动器器件间的接口订立一个共享的标准。这个接口在支持高数据吞吐量的同时，可减少互连的数量和功耗，以及能够减低轴射性放射来简化屏蔽的工作。RSDS是工业LVDS信号标准(RS-644A)的一个衍生标准，其输出驱动电流被进一步减少至只有2mA。
在一个典型100 Ohms端接电阻器内的差动信号波幅虽只有+/-200mV，但这已足够提供短至中距离的系统内部介接使用。在信号转换期间因相对较小信号所造成的边沿速率摆幅可以被设计成中度斜坡，便可达到比采纳TTL信号更高的像素时钟频率。RSDS输出缓冲器提供1.3V的偏置电压作为共模电压以供差动信号使用。这RSDS总线只需要传输RGB色彩位和一个并行时钟信号(“RSCK”)。RSDS采用一个2:1的多任务方案，即在每一条数据信道上有个色彩位，而每一个位均同时会在时钟通道的上升和下降边期间被多任务化(“双倍数据速率”)。接收列驱动器器件因此可无需一个整合高频PLL电路而能运作，这有助其整合入玻璃基板上面或内部。与TTL总线概念比较，通过这串行化可以减少一半的总线线路。例如在一个具有6位色彩深度的TTL双总线(“双及单像素”)架构中，那里有36条资料线和两条时钟线(总共38条线)，而在一个等效的RSDS架构中，该处只需有一条总线，其当中包含有9个供数据用的差动对和一个差动时钟线对(总共20条线)。
具备整合式LVDS和RSDS接口的计时控制器
计时控制器是TFT LCD模块的大脑兼核心器件。对于汽车内相隔较远的显示器而言，输入信号在很多情况下都是由图像主控端的串行LVDS数据流所提供(例如是汽车音响本体ECU)。LVDS接口在反串列器功能中实现，它将RGB色彩位和控制信号(Hsync, Vsync and DE)映像回并行的数据格式。接着，TCON将那些数据朝向LCE面板的行和列驱动器进行布线和重新格式化。图3为一个高度整合计时控制器的例子─FPD87532的功能方块图。图中的TCON将一个LVDS单像素输入接口与RSDS输出列驱动器接口结合在一起，并放置在平面显示器旁以便提供数据缓冲和控制信号的生成。具备LVDS的FPD-Link接收器设有四条数据信道和一条时钟信道以提供24位的色彩。此外，SSC(扩频时钟)功能可透过把幅射性峰值能量分布在一较宽阔的频带上来将电磁干扰减低。
这功能采用一个外部的SSC信号源，它负责提供同步化的扩频给RSDS和控制信号输出。两线的串行EEPROM接口控制了LUT(搜寻列表)缓存器的初始化。假如没有EEPROM的话，LUT的数据便由内部的ROM所提供。至于CLK及数据同步器功能可将数据延迟及对齐以配合包括有RSDS偏斜控制的内部数据处理。所有的数据处理都需要经RSDS输出和LCD计时控制信号来对齐，其RTC(响应时间补偿)功能将可改善LCD面板的内部灰度级响应时间，从而获得较佳的活动影像显示效果。RTC的功能是通过应用升压或过驱动电压来达成，这可强迫液晶物料的反应速度加快。这对于在低温下操作的车用显示器来说尤其重要，因为液晶物料在低温时的反应速度一般都较慢。升压脉冲经由一个内部或外部的EEPROM LUT(当中包含有升压/过驱动级)再加上可作为帧缓冲器的外部内存来控制。RTC的参考数值是新的灰度数值，其数值取决于同一个像素的现行画面RGB灰度数据和先前画面RGB数据之间的分别而定。
RSDS接口将CMOS级的信号转换成供系统时钟(DCLK)和RGB色彩数据用的RSDS信号。RSDS偏斜可经由几个步骤来控制，以在相应的列驱动器容纳不同的延迟。 垂直及水平LCD计时控制方块会产生出TTL/CMOS级的信号，以用来在LCD系统中介接列和行驱动器。所有信号均与RSDS数据时钟同步化。为了展示这TCON方案的整合后优点，图4分别列出不同世代的计时控制板之基准。从比较中可看出，外部器件的数量和PCB的尺寸都显著地下降。用原先包含有190枚无源器件的10吋宽屏幕VGA LCD为例，在TCON和列驱动器间需要一个TTL总线。然而，通过采用RSDS总线后，器件的数量大幅减少至只剩101个，减幅达47%。此外，PCB的层数亦由原先用TTL时的六层减少至用RSDS时的四层，进一步降低成本。最后，由于无需在计时控制器外部使用宽阔的并行TTL/CMOS总线，使得EMC的行为特性获得很大的益处。
总结
现代的汽车信息娱乐显示器架构已逐渐倾向使用整合式的串行方案来取代旧有的并列TTL/CMOS RGB总线，以缔造完善的系统概念。此方案的优点是可减少接脚数量、互连数目、功耗、幅射性放射和对外间噪声的影响。LVDS和RSDS实体层标准已获验证，而相关的技术已趋成熟，不单简化了设计的工作而且大幅降低了设计风险。未来，LCD玻璃基板上和内部的整合程度将会不断提高，而具备至少一组基本功能的计时控制器将会以COG (玻璃上芯片) 的形式推出。在这情况下，RSDS总线可以作为输入总线的另一选择，原因是RSDS接收器无需要求有高频的PLL结构来选通输入数据，而PLL结构很难整合在玻璃上。在完整数据路径上利用系统分割最佳化所带来的优点，包括从图像控制主控方经中间接口适配器或TCON板、列板及基至是TFT玻璃上面或内部的芯片器件，不但可提升整体系统的效能表现和EMC特性，同时亦可降低系统的成本。
