LVDS信号与TTL信号

LVDS信号与TTL信号

液晶显示器驱动板输出的数字信号中，除了包括RGB数据信号外，还包括行同步、场同步、像素时钟等信号，其中像素时钟信号的最高频率可超过28MHz。采用TTL接口，数据传输速率不高，传输距离较短，且抗电磁干扰（EMI）能力也比较差，会对RGB数据造成一定的影响；另外，TTL多路数据信号采用排线的方式来传送，整个排线数量达几十路，不但连接不便，而且不适合超薄化的趋势。采用LVDS输出接口传输数据，可以使这些问题迎刃而解，实现数据的高速率、低噪声、远距离、高准确度的传输。

1 接口

那么，什么是LVDS输出接口呢？LVDS，即Low Voltage DifferentialSignaling，是一种低压差分信号技术接口。它是美国NS公司（美国国家半导体公司）为克服以TTL电平方式传输宽带高码率数据时功耗大、EMI电磁干扰大等缺点而研制的一种数字视频信号传输方式。

LVDS输出接口利用非常低的电压摆幅（约350mV）在两条PCB走线或一对平衡电缆上通过差分进行数据的传输，即低压差分信号传输。采用LVDS输出接口，可以使得信号在差分PCB线或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输，由于采用低压和低电流驱动方式，因此，实现了低噪声和低功耗。LVDS输出接口在17英寸及以上液晶显示器中得到了广泛的应用。[1]

2 组成

在液晶显示器中，LVDS接口电路包括两部分，即驱动板侧的LVDS输出接口电路（LVDS发送器）和液晶面板侧的LVDS输入接口电路（LVDS接收器）。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出的TTL电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号，然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆（排线）将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器，LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号，送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。图1所示为LVDS接口电路的组成示意图。

在数据传输过程中，还必须有时钟信号的参与，LVDS接口无论传输数据还是传输时钟，都采用差分信号对的形式进行传输。所谓信号对，是指LVDS接口电路中，每一个数据传输通道或时钟传输通道的输出都为两个信号（正输出端和负输出端）。

需要说明的是，不同的液晶显示器，其驱动板上的LVDS发送器不尽相同，有些LVDS发送器为一片或两片独立的芯片（如DS90C383），有些则集成在主控芯片中（如主控芯片gm5221内部就集成了LVDS发送器）。[1]

3 电路类型

与TTL输出接口相同，LVDS输出接口也分为以下四种类型：

（l）单路6位LVDS输出接口

这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用6位数据，共18位RGB数据，因此，也称18位或18bit LVDS接口。

（2）双路6位LVDS输出接口

这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用6位数据，其中奇路数据为18位，偶路数据为18位，共36位RGB数据，因此，也称36位或36bit LVDS接口。

（3）单路8位LVDS输出接口

这种接口电路中，采用单路方式传输，每个基色信号采用8位数据，共24位RGB数据，因此，也称24位或24bit LVDS接口。

（4）双路8位LVDS输出位接口

这种接口电路中，采用双路方式传输，每个基色信号采用8位数据，其中奇路数据为24位，偶路数据为24位，共48位RGB数据，因此，也称48位或48bit LVDS接口[1]

4 芯片介绍

典型的LVDS发送芯片分为四通道、五通道和十通道几种，下面简要进行介绍。

（1）四通道LVDS发送芯片

图2 所示为四通道LVDS发送芯片（DS90C365）内部框图。包含了三个数据信号（其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和一个时钟信号发送通道。

4通道LVDS发送芯片主要用于驱动6bit液晶面板。使用四通道LVDS发送芯片可以构成单路6bit LVDS接自电路和奇/偶双路6bit LVDS接口电路。

（2）五通道LVDS发送芯片

图3 所示为五通道LVDS发送芯片（DS90C385）内部框图。包含了四个数据信号（其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号vs）通道和一个时钟信号发送通道。

五通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用五通道LVDS发送芯片主要用来构成单路8bit LVDS接口电路和奇/偶双路8bit LVDS接口电路。

（3）十通道LVDS发送芯片

图4所示为十通道LVDS发送芯片（DS90C387）内部框图。包含了八个数据信号（其中包括RGB、数据使能DE、行同步信号HS、场同步信号VS）通道和两个时钟信号发送通道。

十通道LVDS发送芯片主要用于驱动8bit液晶面板。使用十通道LVDS发送芯片主要用来构成奇/偶双路8bit LVDS位接口电路。

在十通道LVDS发送芯片中，设置了两个时钟脉冲输出通道，这样做的目的是可以更加灵活的适应不同类型的LVDS接收芯片。当LVDS接收电路同样使用一片十通道LVDS接收芯片时，只需使用一个通道的时钟信号即可；当LVDS接收电路使用两片五通道LVDS接收芯片时，十通道LVDS发送芯片需要为每个LVDS接收芯片提供单独的时钟信号。[1]

5 信号传输

输入

LVDS发送芯片的输入信号来自主控芯片，输入信号包含RGB数据信号、时钟信号和控制信号三大类。

①数据信号：为了说明的方便，将RGB信号以及数据选通DE和行场同步信号都算作数据信号。

在供6bit液晶面板使用的四通道LVDS发送芯片中，共有十八个RGB信号输入引脚，分别是R0～R5红基色数据（6bit红基色数据，R0为最低有效位，R5为最高有效位）六个，G0～G5绿基色数据六个，B0～B5蓝基色数据六个；一个显示数据使能信号DE（数据有效信号）输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚。也就是说，在四通道LVDS发送芯片中，共有二十一个数据信号输入引脚。

在供8bit液晶面板使用的五通道LVDS发送芯片中，共有二十四个RGB信号输入引脚，分别是红基色数据R0～R7（8bit红基色数据，R0为最低有效位，R7为最高有效位）八个，绿基色数据G0～G7八个，蓝基色数据B0～B7八个；一个有效显示数据使能信号DE（数据有效信号）输入引脚；一个行同步信号HS输入引脚；一个场同步信号VS输入引脚；一个各用输入引脚。也就是说，在五通道LVDS发送芯片中，共有二十八个数据信号输入引脚。

应该注意的是，液晶面板的输入信号中都必须要有DE信号，但有的液晶面板只使用单一的DE信号而不使用行场同步信号。因此，应用于不同的液晶面板时，有的LVDS发送芯片可能只需输入DE信号，而有的需要同时输入DE和行场同步信号。

②输入时钟信号：即像素时钟信号，也称为数据移位时钟（在LVDS发送芯片中，将输入的并行RGB数据转换成串行数据时要使用移位寄存器）。像素时钟信号是传输数据和对数据信号进行读取的基准。

③待机控制信号（POWER DOWN）：当此信号有效时（一般为低电平时），将关闭LVDS发送芯片中时钟PLL锁相环电路的供电，停止IC的输出。

④数据取样点选择信号：用来选择使用时钟脉冲的上升沿还是下降沿读取所输入的RGB数据。有的LVDS发送芯片可能并不设置待机控制信号和数据取样点选择信号，但也有的除了上述两个控制信号还设置有其他一些控制信号。[1]

输出

LVDS发送芯片将以并行方式输入的TTL电平RGB数据信号转换成串行的LVDS信号后，直接送往液晶面板侧的LVDS接收芯片。

LVDS发送芯片的输出是低摆幅差分对信号，一般包含一个通道的时钟信号和几个通道的串行数据信号。由于LVDS发送芯片是以差分信号的形式进行输出，因此，输出信号为两条线，一条线输出正信号，另一条线输出负信号。

①时钟信号输出：LVDS发送芯片输出的时钟信号频率与输入时钟信号（像素时钟信号）频率相同。时钟信号的输出常表示为：TXCLK+和TXCLK－，时钟信号占用LVDS发送芯片的一个通道。

②LVDS串行数据信号输出：对于四通道LVDS发送芯片，串行数据占用三个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0－，TXOUT1+、TXOUT1－，TXOUT2+、TXOUT2－。

对于五通道LVDS发送芯片，串行数据占用四个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0－，TXOUT1+、TXOUTI－，TXOUT2+、TXOUT2－，TXOUT3+、TXOUT3－。

对于十通道LVDS发送芯片，串行数据占用八个通道，其数据输出信号常表示为TXOUT0+、TXOUT0－，TXOUT1+、TXOUT1－，TXOUT2+、TXOUT2－，TXOUT3+、TXOUT3－，TXOUT4+、TXOUT4－，TXOUT5+、TXOUT5－，TXOUT6+、TXOUT6－，TXOUT7+、TXOLT7－。

如果只看电路图，是不能从LVDS发送芯片的输出信号TXOUT－、TXOUT0+中看出其内部到底包含哪些信号数据，以及这些数据是怎样排列的（或者说这些数据的格式是怎样的）。事实上，不同厂家生产的LVDS发送芯片，其输出数据排列方式可能是不同的。因此，液晶显示器驱动板上的LVDS发送芯片的输出数据格式必须与液晶面板LVDS接收芯片要求的数据格式相同，否则，驱动板与液晶面板不匹配。这也是更换液晶面板时必须考虑的一个问题。[1]

TTL信号

TTL是IP协议包中的一个值，它告诉网络，数据包在网络中的时间是否太长而应被丢弃。有很多原因使包在一定时间内不能被传递到目的地。解决方法就是在一段时间后丢弃这个包，然后给发送者一个报文，由发送者决定是否要重发。TTL的初值通常是系统缺省值，是包头中的8位的域。TTL的最初设想是确定一个时间范围，超过此时间就把包丢弃。由于每个路由器都至少要把TTL域减一，TTL通常表示包在被丢弃前最多能经过的路由器个数。当记数到0时，路由器决定丢弃该包，并发送一个ICMP报文给最初的发送者。

1 基本简介

TTL：(Time To Live ) 生存时间

指定数据包被路由器丢弃之前允许通过的网段数量。

TTL 是由发送主机设置的，以防止数据包不断在IP互联网络上永不终止地循环。转发IP数据包时，要求路由器至少将 TTL 减小 1。

TTL值的注册表位置HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters其中有个DefaultTTL的DWORD值，其数据就是默认的TTL值了，我们可以修改，但不能大于十进制的255。

TTL(Time-To-Live)，就是一条域名解析记录在DNS服务器中的存留时间。当各地的DNS服务器接受到解析请求时，就会向域名指定的NS服务器(权威域名服务器）发出解析请求从而获得解析记录；在获得这个记录之后，记录会在DNS服务器(各地的缓存服务器，也叫递归域名服务器）中保存一段时间，这段时间内如果再接到这个域名的解析请求，DNS服务器将不再向NS服务器发出请求，而是直接返回刚才获得的记录；而这个记录在DNS服务器上保留的时间，就是TTL值。[1]

2 Ping中TTL

举例来说：

以下是ping曙光博客的返回值：

C:\Documentsand Settings\user>ping

Pinging[66.235.202.42] with 32 bytes of data:

Replyfrom 66.235.202.42: bytes=32 time=254ms TTL=51

Replyfrom 66.235.202.42: bytes=32 time=256ms TTL=51

Requesttimed out.

Replyfrom 66.235.202.42: bytes=32 time=260ms TTL=51

Pingstatistics for 66.235.202.42:

Packets:Sent = 4, Received = 3, Lost = 1 (25% loss),

Approximateround trip times in milli-seconds:

Minimum= 254ms, Maximum = 260ms, Average = 256ms

从结果中可以看出曙光博客服务器的IP地址是：66.235.202.42，所用的时间是256ms等，那TTL等于51是什么意思呢？

TTL是生存时间的意思，就是说这个ping的数据包能在网络上存在多少时间。当对网络上的主机进行ping操作的时候，本地机器会发出一个数据包，数据包经过一定数量的路由器传送到目的主机，但是由于很多的原因，一些数据包不能正常传送到目的主机，那如果不给这些数据包一个生存时间的话，这些数据包会一直在网络上传送，导致网络开销的增大。当数据包传送到一个路由器之后，TTL就自动减1，如果减到0了还是没有传送到目的主机，那么就自动丢失。就像上面ping曙光博客的时候第三次那样，出现Request timed out的情况，增加TTL来减少网络资源的消耗。默认情况下，Linux系统的TTL值为64或255，Windows NT/2000/XP系统的默认TTL值为128，Win7系统的TTL值是64，Windows 98系统的TTL值为32，UNIX主机的TTL值为255。（这个是从网络上找到的），曙光博客的目的主机是采用FreeBSD系统的（可能已经更换），在这里可能TTL值是64，而不是UNIX主机的255，所以在从这里到目的主机经过了64-51=13个路由(此处容易引起误区，64是代表FressBSD的默认TTL还是发起方的TTL，这个TTL初始值应该是被PING方的，我认为应该是代表发起方的TTL，因为TTL是由发送主机设置的，此处请核实后再发表，技术文章一定要严谨！！！！)(可以进行测试，使用win7系统pingwindows server 2008，ping命令显示的TTL为128系列，说明显示的TTL是被PING机系统所定)。当不知道目的主机的操作系统的时候我们可以根据TTL来猜测，但是不一定100%准确，如果目的主机是windows，但是经过了比如75个路由器，那么TTL的返回值是128-75=53，那么你可能认为这个目的主机是windows系统，但是一般不会经过那么多的路由器，所以通过TTL来判断目的主机的操作系统还是有一定的依据的。

3 TTL值

TTL值全称是“生存时间（Time To Live)”，简单的说它表示DNS记录在DNS服务器上缓存时间。要理解TTL值，请先看下面的一个例子：[2]

假设，有这样一个域名myhost.baiwan-han.co m（其实，这就是一条DNS记录，通常表示在baiwan-han.c o m域中有一台名为myhost的主机）对应IP地址为1.1.1.1，它的TTL为10分钟。这个域名或称这条记录存储在一台名为-ns.baiwan-han.c o m的DNS服务器上。

此时如果有一个用户在浏览器中键入一下地址（又称URL）：myhost.baiwan-han.c o m 那么会发生些什么呢？

该访问者指定的DNS服务器（或是他的ISP，互联网服务商，动态分配给他的)8.8.8.8就会试图为他解释myhost.baiwan-han.c o m，当然8.8.8.8这台DNS服务器由于没有包含myhost.baiwan-han.c o m这条信息，因此无法立即解析，但是通过全球DNS的递归查询后，最终定位到-ns.baiwan-han.c o m这台DNS服务器，-ns.baiwan-han.c o m这台DNS服务器将myhost.baiwan-han.c o m对应的IP地址1.1.1.1告诉8.8.8.8这台DNS服务器，然有再由8.8.8.8告诉用户结果。8.8.8.8为了以后加快对myhost.baiwan-han.c o m这条记录的解析，就将刚才的1.1.1.1结果保留一段时间，这就是TTL时间，在这段时间内如果用户又有对myhost.baiwan-han.c o m这条记录的解析请求，它就直接告诉用户1.1.1.1，当TTL到期则又会重复上面的过程。

4 逻辑门电路

全称Transistor-Transistor Logic,即BJT-BJT逻辑门电路，是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路，应用较早，技术已比较成熟。TTL主要有BJT（Bipolar Junction Transistor 即双极结型晶体管，晶体三极管）和电阻构成，具有速度快的特点。最早的TTL门电路是74系列，后来出现了74H系列，74L系列，74LS,74AS,74ALS等系列。但是由于TTL功耗大等缺点，正逐渐被CMOS电路取代。

TTL门电路有74（商用）和54（军用）两个系列，每个系列又有若干个子系列。

TTL电平信号:

TTL电平信号被利用的最多是因为通常数据表示采用二进制规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”，这被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）信号系统，这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。

TTL电平信号对于计算机处理器控制的设备内部的数据传输是很理想的，首先计算机处理器控制的设备内部的数据传输对于电源的要求不高以及热损耗也较低，另外TTL电平信号直接与集成电路连接而不需要价格昂贵的线路驱动器以及接收器电路；再者，计算机处理器控制的设备内部的数据传输是在高速下进行的，而TTL接口的操作恰能满足这个要求。TTL型通信大多数情况下，是采用并行数据传输方式，而并行数据传输对于超过10英尺的距离就不适合了。这是由于可靠性和成本两面的原因。因为在并行接口中存在着偏相和不对称的问题，这些问题对可靠性均有影响。

TTL输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和最大输入低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。

TTL电路是电流控制器件，TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。

5 镜头曝光

TTL用于表示任何采用Through The Lens （通过镜头）测量曝光方式的闪光灯系统。

TTL -光线通过镜头并被胶片反射，闪光灯感应器在曝光期间持续测光，直到获得正确的曝光量。此系统被称为TTL闪光测光系统。

后来又发展为A-TTL，到了数码时代，又发展为D-TTL。

佳能使用的是 E-TTL，尼康使用的是 i-TTL，都是TTL的具体表现形式，详见“相关词条”。

简介

在历史上 TTL的发展分为两个阶段：相机内置TTL测光组件，及带有TTL功能的闪光灯。有趣的是，相机内置TTL发布后差不多15多年后，才有TTL闪光灯的出现。TTL的出现，给用户带来最大的方便就是即使在仓卒情况下拍摄，来不及估计距离、调整光圈等，用闪光灯时都不会有太大偏差，使新闻摄影等工作变得更加方便。[3]

从外测光到内测光

TTL的全称是Through The Lens，意指“通过镜头”。没有TTL之前，相机测光主要靠机身外的Cds（Cadmium-Sulfide硫化镉光敏电阻），这种测光方式易受环境光影响，也不能反映光线经过多层镜片或滤镜造成的光量损失，容易导致曝光不足。而TTL的测光组件设在机身内部，大约在镜头后接近底片/传感器的位置。由于是测量通过镜头后的光线，所以TTL测光的准确度比外测光更加优秀。[3]

先说说TTL相机的历史，其实关于世界上首部使用TTL测光系统的相机还存在争论。因为在60年代，几家相机公司包括Topcon、Nikon及Pentax等都先后推出有TTL测光的相机，Pentax先于1960年提出这个概念，但直到1964年推出Spotmatic才正式量产，反而Topcon于1963年先行进入市场，略占先机。[3]

Pentax于1971年推出Pentax ES，意指electronic shutter，是全球首部可以由TTL系统连动控制快门速度的单反相机。由于使用电子控制，变成无段式快门，突破原本机械快门预设限制，如1/53秒或1/1300秒的速度都可以达到，令曝光的精确度提高。不过当年Pentax并没有将此概念进一步发展，推出具备TTL的闪光灯。约7年后，即1978年，由Olympus推出了全球首支TTL闪光灯T32，TTL测光加闪光系统才正式出现。[3]

从自动测光到TTL测光

最初的闪光灯不能改变输出量，每次闪光都是全输出。主体与相机之间的距离如果有所改变，就要靠调整光圈来控制闪光的接收量，从而得到合适的曝光。后来出现了设有外置测光原件的自动闪光灯，可以根据主体的受光程度来控制闪光输出。至于闪光灯控制光量的方法，在于控制闪光开与关的时间。闪光发生的时间仅在1/1000至1/10000秒之间，当快门开启时，闪光灯同时输出。当测光组件认为对象反射的光量足够时，就会在曝光中途、快门仍然保持开启时终止闪光输出。主体的曝光于是就靠闪灯来完成，至于背景环境的曝光，主要靠快门开启的时间来决定。[3]

不过自动闪光灯也存在相机外测光的问题，如果镜头装上滤镜，就会影响闪灯输出的准确性。而TTL闪光灯出现后，因为可从镜头测光得到光圈及主体亮度等数据，就能如实反映所需光量，更精确地控制闪光时间，省下过去要计算光圈及距离的麻烦。现代闪光灯更可以做到变焦连动，帮助调整照射范围，令电源更有效利用而不致浪费。[3]

但有一点要留意，与自动测光、曝光一样，TTL闪光灯仅是提供一个正常的曝光量，有需要时仍可通过闪光灯输出补偿（Flash compensatoin）作出改动，一般闪光灯都有1/3级的 EV调整。所以TTL最好作为正常曝光的参考指标，有需要时再作出改动，而非铁板一块。[3]

另一方面，当我们将相机设定在自动曝光模式（如P或Auto）时，相机很多时都会将光圈及快门固定在某一数值。如果我们希望对景深、主体的动态表达及背景的亮度等进行控制，就需要使用手动曝光模式。[3]