Display-Ansteuerung
Inkompatibilitäten mit Bridge-ICs überbrücken
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Abhilfe durch Datenkompression
Eine Möglichkeit, hier gegenzusteuern, ist das Komprimieren von Pixeldaten mit einem visuell verlustfreien Kompressionsalgorithmus. Dazu wurde bereits eine Reihe von Videokompressionsstandards für verschiedenste Anwendungen entwickelt, um die Pixeldatenraten und damit die Verbindungsbandbreite und die Stromaufnahme möglichst gering zu halten. Die Kompression senkt außerdem die Speicheranforderungen und somit die Systemkosten.
Bei der Kompression müssen Pixeldaten mehrere Male zwischen dem Eingang zum Host-System und dem Ausgang zum Display codiert und decodiert werden. Die Daten werden zur Speicherung durch das Host-System codiert und anschließend vor der Übertragung über die Schnittstelle zum Display-Modul decodiert (Bild 1). Danach werden die Daten für den Puffer des Display-Moduls erneut codiert, bevor sie letztendlich in ein für das Display geeignetes Format gebracht werden.
Kompressionsstandard
Einer der gängigen Kompressionsstandards für die Übertragung vom Host zum Display ist der Standard Display Stream Compression (DSC) der VESA (Video Electronics Standards Association). Er wird in VESAs embedded DisplayPort (eD) v1.4 und in der MIPI Display Serial Interface (DSI) v1.2 angewendet. DSC kann die Pixeldatenrate um bis zu 66 % verringern und so die Stromaufnahme des Systems senken. Außerdem ist der Kompressionsalgorithmus einfacher als andere transformationsbasierte Algorithmen, was zu geringeren Verzögerungen und weniger Speichernutzung führt. DSC unterstützt eine Vielzahl von Display-Auflösungen, angefangen bei Einsteiger-Smartphones bis hin zu 4K-Ultra-HD-TV-Geräten und zukünftigen 8K-Displays.
Sowohl eDP als auch DSI kommen für Embedded-Display-Schnittstellen in Mobilgeräten wie Smartphones, Tablets und Laptops in Frage. Beide Standards verbessern die Interoperabilität zwischen den Host-Prozessoren und Displays verschiedener Anbieter. Der Austausch DSC-komprimierter Pixeldaten (DSI-1.2-Schnittstelle) ist wesentlich einfacher als die Verwendung anderer Kompressionsalgorithmen. Das Decodieren der Daten für die Übertragung über die DSI-1.2-Schnittstelle und die anschließende erneute Codierung im Display-Modul entfallen (Bild 2).
Inkompatibilität überbrücken
Trotz der überzeugenden Argumente für eine standardisierte Display-Schnittstelle kann es vorkommen, dass der für ein neues Produkt gewählte Applikationsprozessor DSI nicht unterstützt oder nicht genügend DSI-Lanes zum direkten Anschluss an ein Standard-Display-Modul bereitstellt. In solchen Fällen ist ein Bridge-IC erforderlich, mit dem eine passende Schnittstelle zwischen dem Videoausgang des Applikationsprozessors und dem Eingang des Display-Moduls hergestellt werden kann. Toshiba bietet eine Reihe solcher Bridge-ICs an. Sie geben Entwicklern zusätzliche Flexibilität beim Anschluss unterschiedlichster Applikationsprozessoren an derzeit gängige Bildschirme und das über eine standardisierte MIPI-DSI- oder eDP-Schnittstelle. Die Bausteine eignen sich für verschiedene Verbraucherprodukte wie Smartwatches, Standard- oder Mini-Tablets bis hin zu 4K-UHD-Bildschirmen.
Bild 3 zeigt das Beispiel eines Mini-Tablet mit 720p-Display, das eine 4-Lane-MIPI-Anbindung erfordert. Leider unterstützen die dafür idealen Applikationsprozessoren nur einen DSI-Ausgang mit zwei Lanes. Mit einem Bridge-IC wie dem TC358768 oder TC358778 von Toshiba können die Pixeldaten an der Host-RGB-Schnittstelle in MIPI DSI mit 4-Lane-Video-Modus bei 1 Gbit/s pro Lane umgewandelt werden.
Ist ein Tablet mit einem Bildschirm mit eDP-Schnittstelle ausgestattet und der gewünschte Host-Prozessor unterstützt von sich aus kein eDP, kann ein Bridge-IC wie der TC358770/7 die Videodaten vom DSI- in das eDP-Format umwandeln. In einem Gerät mit kleinem Display wie einer Smartwatch ist die übliche Herausforderung der Anschluss des Host-Prozessors mit DSI-Schnittstelle an den parallelen RGB-Eingang des Display. Hier kann der TC358762 als DSI-zu-RGB-Bridge verwendet werden (Bild 4).
- Inkompatibilitäten mit Bridge-ICs überbrücken
- Abhilfe durch Datenkompression
- Interoperabilität für Nutzer und Entwickler
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