О подключении ЖК-панелей к выходу VGA и не только

№ 9’2005
Помимо встраиваемых компьютеров, интегрированных процессорных модулей и материнских плат, холдинг Kontron предлагает своим клиентам разнообразные «вспомогательные» аппаратные средства. Таковыми являются, в частности, продукты, обеспечивающие подключение TFT-дисплеев к встраиваемым системам разных типов. Эти изделия позволяют разработчикам использовать те жидкокристаллические панели, которые наилучшим образом соответствуют специфике конкретной практической задачи. Более того, современные ЖК-дисплеи становится возможным подключать к аналоговому выходу VGA.

Помимо встраиваемых компьютеров, интегрированных процессорных модулей и материнских плат, холдинг Kontron предлагает своим клиентам разнообразные «вспомогательные» аппаратные средства. Таковыми являются, в частности, продукты, обеспечивающие подключение TFT-дисплеев к встраиваемым системам разных типов. Эти изделия позволяют разработчикам использовать те жидкокристаллические панели, которые наилучшим образом соответствуют специфике конкретной практической задачи. Более того, современные ЖК-дисплеи становится возможным подключать к аналоговому выходу VGA.

Международный холдинг Kontron (www.kontron-emea.com) является в настоящее время признанным лидером рынка ВКТ (встраиваемые компьютерные технологии). Изделия марки Kontron используются OEM-производителями, системными интеграторами и провайдерами услуг по всему миру и хорошо известны специалистам, которые по роду своей деятельности соприкасаются с ВКТ. Клиенты холдинга работают в коммуникационной отрасли, на рынке средств автоматизации, занимаются производством контрольно-измерительной аппаратуры, поставляют электронику для транспорта, обслуживают оборонную, аэрокосмическую и энергетическую отрасли. Kontron внес значительный вклад в развитие индустрии ВКТ, превратив множество своих внутрифирменных спецификаций в промышленные стандарты.

Одним из главных козырей Kontron является продуманная стратегия, благодаря которой разработчику, решившему использовать в своей системе продукты холдинга, не приходится ломать голову над тем, как организовать взаимодействие центрального вычислительного блока с дисплеем. Графические контроллеры и кабели, предлагаемые Kontron, устраняют такую проблему. Эта товарная группа находится в ведении специального подразделения холдинга, которое занимается графическими решениями вот уже более 12 лет.

Что мы имеем

Жидкокристаллический дисплей к встроенной плате можно подключить тремя разными способами. Эти пути предполагают использование разных наборов аппаратных и программных средств, ориентированы на различные прикладные задачи и имеют некоторые другие особенности. Рассмотрим методы подключения дисплея к встроенной плате более подробно.

Первый способ — это кабель JIPA или JILI. Будучи самым простым, во многих случаях данный путь оказывается и наиболее удобным. Интеллектуальные интерфейсы JIPA и JILI обеспечивают распознавание типа подключенного дисплея, автоматически выставляя соответствующие этому типу видеопараметры. Это не только освобождает разработчика от трудоемкого ручного конфигурирования, но и защищает от ошибок, обусловленных человеческим фактором.

Во втором способе к кабелю JIPA или JILI добавляется видеокарта с интерфейсом AGP или PCI. Такой метод имеет важное преимущество: пользователь получает мощную подсистему визуализации, которую он впоследствии при необходимости сможет заменить на более производительную. Кроме того, данная схема позволяет в случае необходимости организовать независимый вывод графики сразу на два дисплея: жидкокристаллический и электронно-лучевой. Положившись на технологии JIPA и JILI, разработчик может не беспокоиться о совместимости и просто выбрать на рынке тот дисплей, который устраивает его по своим эксплуатационным параметрам.

Третий способ состоит в использовании комбинации из аналогового модуля-адаптера и видеокабеля (FLEX32, FLEX50, JILI40, JILI40 или др.). Здесь основным видеоинтерфейсом является стандартный 15-контактный порт RGB, который широко используется по всему миру. Метод 3 очень удобен с инженерной точки зрения, поскольку позволяет использовать проверенные временем технологии, легко настраивать размеры и положение картинки на экране дисплея и применять обычные VGA-кабели, если расстояние между платой и дисплеем не очень велико. Роль источника сигнала может играть любое устройство с интерфейсом VGA, DVI и/или видеовыходом. Интеграция дисплея осуществляется по принципу Plug & Play и не требует выполнения каких-либо действий в БИОСе. Кроме того, для работы с подключенными по этому методу дисплеями доступна обширная программная база. Помимо всего прочего, третий путь является также и очень рентабельным, поскольку позволяет использовать недорогие кабели и выбирать дисплеи с наилучшим соотношением «цена/рабочие характеристики» (поддерживается широкий спектр ЖК-панелей от ведущих производителей).

Семейство продуктов холдинга Kontron, предназначенных для подключения жидкокристаллических панелей к встроенным платам, состоит из четырех линеек: цифровые панельные контроллеры (Digital Flat Panel Controller— dFLAT), аналоговые панельные контроллеры (Analog Flat Panel Controller — aFLAT), «тонкие» встраиваемые компьютеры (Embedded Flat Panel-PC — uFLAT) и кабельные решения. Серия dFLAT базируется на шине AGP и обеспечивает поддержку основных технологий передачи графической информации: цифровой сигнал RGB и LVDS. Аналоговая линейка aFLAT позволяет осуществлять вывод в форматах VGA, SVGA, XGA, SXGA и UXGA. Получая сигналы DVI, NTSC или PAL, модули aFLAT преобразуют их в цифровой или LDVS-формат. Панельные компьютеры uFLAT характеризуются очень низким энергопотреблением и имеют малые размеры (не более 7 мм в толщину), что позволяет устанавливать их непосредственно за TFT-матрицами. Последнюю группу «панельных» товаров марки Kontron образуют кабели, служащие для физического подключения разнообразных дисплеев типа TTL и LVDS.

Серия dFLAT: видеокарты для встроенных систем

Развитие средств визуализации идет сегодня весьма быстрыми темпами. Качество изображения, обеспечиваемое плоскопанельными дисплеями, постоянно растет, а их ассортимент расширяется. Еще одной тенденцией последнего времени является увеличение доли дисплеев с высоким разрешением с интерфейсом DVI. Линейка dFLAT стала ответом компании Kontron на эту рыночную ситуацию.

На данный момент к серии dFLAT относятся два продукта: dFLAT-AGP-1 (быстрая современная видеокарта с шиной AGP) и PC/104 VGALCD-6 (графический модуль, реализованный в формате PC/104). Отличительной чертой dFLAT является высокая производительность, обусловленная применением современных 3D-чипов и большой пропускной способностью шины AGP.

Видеокарта dFLAT-AGP-1 (рис. 1) выполнена на базе мощного чипа ATI Radeon Mobility. Она поддерживает TFT-панели, имеет два канала LVDS и 200-мегагерцовую память объемом до 64 Мбайт и способна осуществлять параллельный независимый вывод на два разных дисплея (возможные комбинации: ЖК + ЭЛ и DVI + ЭЛ). Объем встроенной DDR-памяти, работающей на частоте 200 МГц, составляет 16, 32 или 64 Мбайт. Максимальным поддерживаемым видеорежимом является UXGA с 16,7 млн цветов. В дополнение к этому покупатель продукта dFLAT-AGP-1 получает аппаратно реализованные функции декодирования DVD/MPEG-2 и ускорения двумерной и трехмерной графики, а также внешний выход DVI & ЭЛ плюс все те преимущества, что дают интерфейсные технологии JILI & JILI40.

Рис. 1. Видеокарта dFLAT-AGP-1 на базе графического процессора ATI Radeon Mobility

Наиболее весомыми характеристиками dFLAT-AGP-1 в глазах разработчика являются высокие разрешения, длительный жизненный цикл (Kontron гарантирует наличие этого изделия на своих складах в течение как минимум 5 лет) и интегрированная поддержка жидкокристаллических панелей. Указанные свойства определяют область применения данной видеокарты: мультимедийные системы, быстрое отображение двумерной и трехмерной графики и воспроизведение видео в формате DVD/MPEG-2.

В отличие от dFLAT-AGP-1, модуль PC/104 VGALCD-6 взаимодействует с центральным вычислительным блоком не через интерфейс AGP, а по шине PC/104 (ISA). Объем видео-памяти составляет 1 Мбайт, поддерживаются разрешения до 800×600 (64 тыс. цветов). Благодаря технологии JIPA, распознавание подключенного дисплея и соответствующее конфигурирование происходят в автоматическом режиме. Модуль PC/104 VGALCD-6 позволяет организовать синхронный вывод на ЖК-матрицу и обычный монитор. В комплект поставки данного продукта входят драйверы для операционных систем Windows 95/98, Windows NT 4.0 иWindows 3.11.

Ключевым достоинством изделия PC/104 VGALCD-6 является его совместимость с огромной массой других продуктов, соответствующих стандарту PC/104, и плат-носителей, снабженных соответствующими разъемами. Другое не менее важное свойство данного продукта, представляющее интерес для разработчиков встраиваемых приложений — наличие интегрированной поддержки плоских дисплеев.

Серия aFLAT: примирение TFT с VGA

Для многих разработчиков серия aFLAT может стать единственно возможным выходом. Она образована модулями CRTtoLCD, которые конвертируют входные аналоговые сигналы RGB и DVI в форму, понятную жидкокристаллическим TFT-дисплеям (TTL или LVDS). Представители данной линейки продуктов приходят на помощь в тех случаях, когда необходимо использовать ЖК-панель, но центральный компьютер выдает графический сигнал VGA и/или DVI. Спектр прикладных задач, где могут найти применение адаптеры CRTtoLCD, чрезвычайно широк, поскольку они не только не требуют наличия у встроенной системы свободного слота PCI или AGP, но даже и самих этих шин в какой бы то ни было форме.

Все модули aFLAT построены на базе видеочипов компании Genesis Microchip, которая является ведущим поставщиком полупроводниковых продуктов для обработки изображений, занимая около 60% соответствующего сегмента мирового рынка.

Изделия серии aFLAT отличает высокая степень интеграции. Модули CRTtoLCD совмещают в себе функции АЦП, приемника TMDS, передатчика LVDS и сенсорного контроллера, что способствует упрощению и удешевлению конечных систем, а также сокращению периода их разработки.

Модули CRTtoLCD рассчитаны на применение в медицинской технике, игровых автоматах, кассовых аппаратах и информационных терминалах. Возможная конструкция такого терминала изображена на рис. 2. В основании стойки располагается стандартная материнская плата с VGA-выходом от обычного персонального компьютера, имеющая порт для подключения монитора с электронно-лучевой трубкой. Модуль CRTtoLCD находится наверху, сразу за TFT-панелью, а внутри стойки к нему идет обычный CRT-видеокабель. Внутри стойки проходит видеокабель, один конец которого подключен к этому интерфейсу, а другой — к модулю CRTtoLCD. Проектировать и изготавливать такие терминалы очень просто, кроме того, они оказываются весьма удобными в эксплуатации и обслуживании.

Рис. 2. Пример информационного терминала, построенного с использованием модуля CRTtoLCD

Модули CRTtoLCD-2 и CRTtoLCD-3 оснащены портами DVI, они выполнены на чипах Genesis gm5020/gm5060 и используют внешние буферы кадров. Последние необходимы в тех случаях, когда встроенная память не способна вместить всю экранную информацию, и позволяют производить сложные манипуляции с изображениями (увеличение/уменьшение, поворот, отражение, стоп-кадр и т. п.). Поддерживаются дисплеи с разрешениями вплоть до UXGA включительно. Кроме того, возможно масштабирование картинки с применением фильтров и интерполяции, причем настройка под конкретную подсоединенную к модулю панель производится автоматически. Предусмотрено питание для ламп подсветки и конфигурирование при помощи внешней клавиатуры или ПК через порт RS232. Модули CRTtoLCD-2/3 преобразуют аналоговый CRT-сигнал в цифровой RGB или LVDS (интерфейсы JIPA-/FLEX32 и JILI-/JILI40 соответственно). Поддерживается кадровый формат 16:9. Редактор микропрограммного обеспечения и другие инструментальные средства дают пользователю широкие возможности в плане адаптации этих модулей к конкретным прикладным задачам. Продукты CRTtoLCD-2 и CRTtoLCD-3 существуют в версиях с дополнительным видеовходом, на который можно подавать сигналы формата PAL или NTSC (Comp. Video, S-Video). При желании изделия CRTtoLCD-2/3 могут быть укомплектованы ТВ-тюнером с инфракрасным портом дистанционного управления и дополнительным модулем расширения, который построен на базе видеодекодера Philips SAA7118 и адресован видеосистемам класса High-End.

Другой представитель семейства CRTtoLCD, называющийся CRTtoLCD-1-LC, интересен своей сравнительно невысокой ценой, а также тем, тем, что Kontron гарантирует его долгосрочную доступность. Разработчики решений на основе CRTtoLCD-1-LC могут не беспокоиться о том, что завтра эти модули будут внезапно сняты с производства, после чего у них возникнут большие проблемы с выполнением новых заказов и поддержкой существующих клиентов.

Имея на борту чип Genesis gmZAN2, модуль CRTtoLCD-1-LC способен осуществлять вывод на TFT-панели в разрешениях до SXGA. В этом модуле также предусмотрены питание ламп подсветки и возможности масштабирования изображения. Выходным интерфейсом служит FLEX32/FLEX50 (цифровой сигнал RGB) или JILI40 (сигнал LVDS). По желанию клиента в комплект поставки CRTtoLCD-1-L включается конфигуратор с внешней клавиатурой. Модификация CRTtoLCD-1-TC отличается от CRTtoLCD-1-LC поддержкой опционального сенсорного контроллера, который подключается к модулю через порт USB или разъем PC/2.

В линейке aFLAT есть интересный продукт CRTtoLCD-6-SM, который выполнен на плате особого формата и адресован пользователям модулей Samsung Smartpanel. Купив CRTtoLCD-6-SM, клиент может просто заменить свой старый Smartpanel на более современный модуль производства Kontron. Это возможно благодаря одинаковым форме и размерам Samsung Smartpanel и CRTtoLCD-6-SM. Модуль CRTtoLCD-6-SM построен на чипсете Genesis GM 2121, что обеспечивает высокое качество изображения, имеет один выход LVDS (интерфейс KAB-JILI30) и последовательный порт типа TTL (5 В), который можно использовать только для обновления микропрограммного обеспечения. Существуют версии данного изделия с дополнительным видеовходом. Выборочно доступны сенсорное управление и внешний клавиатурный конфигуратор. Поддерживаются TFT-панели с разрешениями до SXGA. Разработчики Kontron предусмотрели у CRTtoLCD-6-SM питание ламп подсветки и функцию масштабирования изображения. Низкая стоимость, длительная доступность и поддержка на протяжении всего жизненного цикла делают CRTtoLCD-6-SM очень привлекательным продуктом для тех разработчиков, у которых есть существующие решения на базе Samsung Smartpanel.

Недавно линейка aFLAT пополнилась новым продуктом, получившим название CRTtoLCD-5 (рис. 3), которые обеспечивают преобразование аналогового сигнала RGB или DVI в формат, понятный современным TFT-дисплеям (TTL или LVDS). Этот модуль стал первым изделием серии CRTtoLCD, не содержащим свинца (Lead-Free, европейские директивы RoHS). Компания Kontron намерена следовать требованиям RoHS при создании всех последующих изделий из линейки aFLAT.

Рис. 3. Внешний вид модуля CRTtoLCD-5

Функциональным ядром модуля CRTtoLCD-5 является чип Genesis gm5621. Максимальное входное и выходное разрешения — это UXGA и SXGA соответственно. Алгоритмы масштабирования, позволяющие иметь разные размеры картинки на входе и выходе, у CRTtoLCD-5 значительно усовершенствованы, а соотношение «цена/производительность», которое всегда было сильной стороной изделий CRTtoLCD, стало еще более привлекательным. Новый модуль сохранил механическую совместимость с продуктами CRTtoLCD-1, 2 и 3, вследствие чего модернизация существующих систем не вызовет у клиентов Kontron никаких затруднений.

Взаимодействие CRTtoLCD-5 с ЖК-дисплеем обеспечивается интерфейсом FLEX32 (сигнал TTL) или KAB-JILI30 (сигнал LVDS). Первый вариант позволяет работать с 18-разрядными панелями, а второй обеспечивает поддержку панелей с двумя 24-разрядными каналами. Конфигурирование модуля CRTtoLCD-5, как и других продуктов этой серии, может осуществляться при помощи внешней клавиатуры или обычного ПК через интерфейс RS232.

Главными преимуществами линейки aFLAT является поддержка высоких разрешений (QVGA и UXGA), а также возможность управления через последовательный порт и сохранение настроек в файле, откуда их потом можно загружать в адаптеры того же самого или другого типа. Это очень удобно при серийном производстве: на смену трудоемкому ручному конфигурированию каждого модуля по отдельности приходит эффективный полуавтоматический процесс. Кроме того, изделия aFLAT имеют длительный жизненный цикл, мощную программную поддержку и позволяют подключать дисплеи разных производителей. Наконец, благодаря модулям CRTtoLCD, у разработчиков появляется возможность использовать современные жидкокристаллические панели даже в тех случаях, когда встроенная плата имеет только выход VGA.

Серия KAB: JIPA, JILI и другие кабельные решения

Кабельные решения холдинга Kontron образуют отдельную серию продуктов, называющуюся KAB (KAB-JIPA, KAB-JILI, KAB-FLEX32, KAB-JILI40 и KAB-JILI30). Представители линейки KAB обеспечивают поддержку ЖК-панелей таких производителей, как Sharp, NEC, AU Optronics, Hitachi, Toshiba, Samsung, Chimei, Fujitsu, LG.Philips, IDTech и Torisan. Какой бы тип плоского дисплея ни выбрал клиент, у Kontron наверняка найдется подходящий видеокабель.

Говоря о преимуществах, которые получает разработчик, решивший использовать продукцию компании Kontron, следует еще раз особо отметить технологии JILI и JIPA — интеллектуальные интерфейсы, обеспечивающие автоматическое определение типа подключенного дисплея и делающие ненужным кропотливую настройку БИОСа. Участие человека в процессе сопряжения встроенной платы с ЖК-панелью сводится, таким образом, к минимуму, что экономит время, сберегает ценные трудовые ресурсы и способствует повышению качества конечных систем.

В тех случаях, когда цена комплектующих имеет решающее значение, целесообразно использовать модули CRTtoLCD в комбинации с кабелями KAB-FLEX32 (18 разрядов, дисплеи Sharp SVGA), KAB-JILI40 или KAB-JILI30 (два 24-разрядных канала LVDS).

Подбирать кабели и модули для конкретных практических задач клиентам Kontron помогает онлайн-инструмент Flatpanel Configurator (www.kontron-hh.com). Указав желаемый дисплей, пользователь получает о нем подробную информацию и видит список совместимых с этим дисплеем модулей и кабелей.

Серия uFLAT: «тонкие» встраиваемые компьютеры

Встраиваемые компьютеры серии uFLAT ориентированы на мобильные системы: портативные терминалы, контрольно-измерительное оборудование, телевизионные и интернет-терминалы для пациентов в больницах и др. Кроме того, изделия этого типа подойдут разработчикам систем управления зданиями, видеомониторинга, разнообразных информационно-развлекательных устройств, кассовых аппаратов, информационных терминалов и киосков. Мобильные компьютеры на основе uFLAT можно использовать, например, на больших складах, где они будут подключены к офисным ПК и принтерам по беспроводной сети.

На текущий момент в линейке uFLAT есть три продукта: ePanel-mgx, ePanel mgx с видео-интерфейсом и ePanel-C3.

Будучи всего 7 мм в толщину, компьютер ePanel-mgx монтируется непосредственно за TFT-панелью, которой он управляет. В роли ЦП выступает процессор компании National Semiconductor Geode SC1200, работающий на частоте 266 МГц. Энергопотребление ePanel-mgx не превышает 7 Вт. Компьютер оснащен интерфейсами Fast Ethernet и USB, последовательным портом TTL, видеовходом NTSC/PAL, ТВ-выходом и сенсорным контроллером (4/8-проводной интерфейс). В гнездо PC-CARD можно устанавливать карты расширения, обеспечивающие подключение к беспроводным сетям Bluetooth и WLAN, промышленным шинам типа CAN и др. Для питания ePanel-mgx подходят аккумуляторы с выходным напряжением в диапазоне 8–28 В). Поддерживается функция Smart Battery. Продукт имеет гнездо Compact Flash для установки твердотельных накопителей, позволяет использовать дополнительный адаптер ввода-вывода и поставляется с драйверами для операционных систем Linux, Windows XP Embedded и Windows CE.

«Тонкий» компьютер ePanel-mgx удобен тем, что не требует использования активного охлаждения, занимает очень мало места, об-ладает широкими возможностями по вводу-выводу и построен на базе x86-совместимого процессора. Этот продукт подойдет для организации управления складами, зданиями и информационно-развлекательных систем.

Высокопроизводительная модель ePanel-C3 (рис. 4) также обладает малыми размерами и размещается за жидкокристаллическим экраном. Данный компьютер оснащается процессором VIA Eden с тактовой частотой 1 ГГц, 733 МГц или 300 МГц и чипсетом VIA CLE266/VT8235, имеет порт Fast Ethernet, три порта USB и два последовательных порта TTL, а его сенсорный контроллер совместим с 4-, 5- и 8-проводными интерфейсами. Компьютером поддерживаются разрешения вплоть до UXGA, к нему можно подключить панели типа TTL и LVDS. В наличии также имеется аппаратный декодер DVD/MPEG-2 с графической памятью до 64 Мбайт и опциональный слот расширения Mini-PCI. Остальные характеристики ePanel-C3 и ePanel-mgx совпадают.

Рис. 4. Внешний вид изделия ePanel-C3

На рис. 4 представлен внешний вид изделия ePanel-C3, оснащающегося процессором VIA Eden с тактовой частотой до 1 ГГц и набором микросхем VIA CLE266/VT8235 с аппаратным декодером MPEG-2. У этого «тонкого» компьютера есть порт локальной сети, интерфейсы USB, последовательные порты, сенсорный контроллер, до 64 Мбайт видео-памяти и опционально слот Mini-PCI.

Холдинг Kontron предлагает панельные компьютеры серии ePanel в том числе и в составе интегрированных стартовых комплектов, куда включены все аппаратные и программные средства, необходимые для начала разработки конечной системы.

Что завтра?

Графические решения марки Kontron пользуются у клиентов неизменным успехом, и потому их диапазон будет расширяться. В самом ближайшем будущем должны появиться еще три продукта серии aFLAT, не содержащие свинца: CRTtoLCD-6, CRTtoLCD-7 и CRTtoLCD-8. Модуль CRTtoLCD-7, например, будет построен на базе чипа Genesis gm1601, поддерживать разрешения вплоть до WUXGA, формат кадра 16:9 и обеспечивать высокое качество статических и динамичных изображений (технология фирмы Faroudja). Не забыты и разработчики недорогих систем: им адресован продукт CRTtoLCD-6 (чип Genesis gm2621, максимальное разрешение SXGA), который имеет только выход LVDS (интерфейс JILI-40 & KAB-JILI30).

Разумеется, о более отдаленных перспективах продуктовых линеек dFLAT, aFLAT и uFLAT говорить пока рано. Как бы там ни было, холдинг Kontron дорожит репутацией отраслевого лидера, и потому он еще не раз постарается порадовать своих клиентов новыми графическими решениями. Разработчики встраиваемых систем, желающие использовать современные технологии визуализации, всегда могут рассчитывать на поддержку Kontron.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *