Vga как com port
Всем привет!
В одной из предыдущих статей мой коллега Des333 реализовал фреймбуфер для LCD, работающего на графическом контроллере ILI9341. Однако, его написание потребовало существенного опыта в разработке RTL-кода.
К тому же, не у каждого под рукой есть embedded LCD-дисплей, зато наверняка есть монитор с VGA-входом.Что же делать, если опыта разработки под FPGA мало, но есть SoC, а сделать что-то интересное хочется?
В этой статье мы расскажем, как разработать графический контроллер, имея на руках плату с SoC (Altera Cyclone V), дисплей с VGA и минимальные знания языков HDL (в нашем случае — Verilog).
Для примера будем использовать наши платки, но всё описанное заработает и на других.
Кому интересно, прошу под кат.
- Сначала немного про архитектуру взаимодействия
- Кратко про подключение к VGA
- Как получить прошивку, используя только Quartus Qsys
- Как объяснить ядру, что есть графический контроллер. Расскажу, что нужно добавить в dtb и собрать драйвера
- Как получить терминал и иксы на дисплее
Для вывода изображения на дисплей нам нужны фреймбуффер, драйвер и модуль развёртки, который обеспечит связку между процессором и дисплеем, а также обеспечит непрерывное обновление кадров.
В SoC'е к ARM ( также называется HPS — Hard Processing System ) подключенна DDR3 память (1 GB в нашем случае), в ней и будет находится наш фреймбуффер. А в FPGA будет модуль, который нам нужно будет сделать с помощью Qsys.
- Драйвер настраивает модуль в FPGA: после этого модуль готов получать данные из SDRAM-контроллера и «разворачивать» их на дисплей
- В /dev/fb0 записываем картинку. Данные попадают во фреймбуфер в DDR
- Модуль в FPGA непрерывано читает фреймбуффер и обновляет экран
VGA ( Video Graphics Array ) — это видео интерфейс, использующий аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. Формат сигналов и их поведение похожи на тевелизионный сигнал.
Список сигналов:
vga_vs_o — вертикальная синхронизация
vga_hs_o — горизонтальная синхронизация
vga_r_o — данные красной составляющей пикселя
vga_g_o — данные зеленой составляющей пикселя
vga_b_o — данные синий составляющей пикселя
Shield поддерживает 16 бит на цвет, а это значит, что на синий и красный выделяется по 5 бит, а на зеленый 6. ЦАП сделан по схеме R2R.
- Тактовая частота появления новых пикселей.
- Front porch — время гашения синхроимпульса.
- Back porch — время нарастания синхроимпульса.
- Sync — длительность синхронизации.
- Display Area — это момент времени, когда передаётся информация.
Времянки выглядят так:
- Front porch 40 pixels
- Back porch 88 pixels
- Sync 128 pixels
- Display Area 800 pixels
- Front porch 1 lines
- Back porch 23 lines
- Sync 4 lines
- Display Area 600 lines
- HPS — это наш процессор.
- Frame Reader — это IP-ядро читает кадры, сохраненные во внешней памяти, и выводит их в виде видеопотока.
- Clocked Video Output — это IP-ядро, из Avalon-ST делает вывод в VGA подобном формате.
- Altera PLL — PLL для изменения тактовой частоты: нам нужно получить 40 МГц из 25 МГц, которые есть на плате.
Из процессора выходят AXI интерфейсы H2F и F2H, у IP-ядер Альтеры интерфейсы Avalon-ST и Avalon-MM , поэтому нужен еще модуль межсоединения ( Interconnect ), который должен конвертировать из одного интерфейса в другой и мультиплексировать потоки данных. Он появится автоматически при генерации файлов.
Подробнее про Frame Reader и Clocked Video Output можно посмотреть тут.
Как собрать прошивку и какие настройки нужны для HPS можно прочитать в этой статье.
Altera PLL
Frame Reader
- Параметры FIFO на входе модуля
- Насройки передачи данных
- Количество активных пикселей
Clocked Video Output
- Настройки синхронизаций ( vga_vs_o, vga_hs_o ), которые описывались выше
- Способ каким приходят данные ( он такой же как и у Frame Reader )
Qsys Connections
И теперь всё соединяем. Настройки для модуля Frame Reader «цепляем» к h2f master, интерфейс для передачи данных f2h slave. Соединяем Clocked Video Output с Frame Reader avalon_streaming_source -> din. Все тактируется outclk0.
И генерируем файлы, нажав Generate HDL . .
Как выше сказано, на плате 16 бит, а из модуля выходит 32 бита, поэтому нужно внимательно назначить пины в qsf-файле, либо отредактировать выход для себя удобным образом в top файле проекта. Нам нужны старшие биты каждого цвета, они более информативны, чем младшие.
Обратите внимание, что это первое и единственное место, где мы редактируем код. Больше это не потребуется.
Нам потребуется драйвер altvipfb.
Вернемся к параметрам Bits per pixel per color plane и Number of color planes in parallel в Frame Reader. В драйвере написано:
Число бит на один цвет только 8 и ширина слова должна быть больше или кратна 32. С чем же связано такое ограничение? Смотрим дальше и видим:
Становится ясно, что драйвер работает в режиме True color, записывая цвет в 32 битное слово ( более удобно выравнивать, чем 24 ), и работает он только в таком режиме.
Чтобы собрать этот драйвер, в конфиге ядра надо внести следующие изменения.
Для того что бы linux узнал, что у нас в FPGA есть фреймбуфер от Альтеры, в dtb надо прописать следующие магические слова:
В параметре range — диапазон валидных адресов, с которых драйвер будет читать, а в reg = < 0x4000 0x00000080 > — стартовый адрес и сколько адресов занято alt_vip. mem-word-width это параметр Master port width в Frame Reader.
Заходим на прибор и загружаем драйвера:
Затем проверяем, все ли хорошо с помощью dmesg, и смотрим, есть ли похожая строка:
Ура! Появился fb0:
Затем выводим консоль на экран, подключенный к плате:
Ставим icewm и запускаем с помощью startx:
Итого: мы получили графический контроллер, с минимальными знаниями HDL языков.
Компьютерный порт - это интерфейс или точка соединения между компьютером и его периферийными устройствами. Вот некоторые из распространенных периферийных устройств - это мышь, клавиатура, монитор или дисплей, принтер, динамик, флэш-накопитель и другие. Основная функция компьютерного порта - выступать в качестве точки подключения, куда можно подключить кабель от периферийного устройства и обеспечить передачу данных от устройства и к устройству.
Порт компьютера также называют портом связи, поскольку он отвечает за связь между компьютером и его периферийным устройством. Обычно гнездовой конец разъема называется портом, и он обычно находится на материнской плате. В компьютерах порты связи можно разделить на два типа в зависимости от типа или протокола, используемых для связи. Это последовательные порты и параллельные порты. Последовательный порт - это интерфейс, через который периферийные устройства могут быть подключены с использованием последовательного протокола, который предполагает передачу данных по одному биту за раз по одной линии связи. Наиболее распространенный тип последовательного порта - это D-Subminiature или D-sub разъем, по которому передаются сигналы RS-232. С другой стороны, параллельный порт - это интерфейс, через который связь между компьютером и его периферийным устройством осуществляется параллельно, то есть данные передаются или выводятся параллельно с использованием более чем одной линии или провода связи. Порт принтера - это пример параллельного порта. В статье дается краткое введение в различные типы портов и их приложения.
Разъем PS / 2 разработан IBM для подключения мыши и клавиатуры. Он был представлен в серии компьютеров IBM Personal Systems / 2, отсюда и название разъема PS / 2. Разъемы PS / 2 имеют пурпурный цвет для клавиатуры и зеленый для мыши.
PS / 2 - это 6-контактный разъем DIN. Схема выводов гнездового разъема PS / 2 показана ниже.
Несмотря на то, что распиновка портов PS / 2 для мыши и клавиатуры одинакова, компьютеры не распознают устройство при подключении к неправильному порту.
Порт PS / 2 теперь считается устаревшим портом, поскольку порт USB заменил его, и очень немногие современные материнские платы включают его в качестве устаревшего порта.
Последовательный порт
Последовательный порт Хотя связь в PS / 2 и USB является последовательной, технически термин «последовательный порт» используется для обозначения интерфейса, соответствующего стандарту RS-232. Есть два типа последовательных портов, которые обычно встречаются на компьютере: DB-25 и DE-9.
DB-25 - это вариант разъема D-sub и оригинальный порт для последовательной связи RS-232. Они были разработаны как основной порт для последовательных подключений по протоколу RS-232, но для большинства приложений не требовались все контакты. Следовательно, DE-9 был разработан для последовательной связи на основе RS-232, в то время как DB-25 редко использовался в качестве последовательного порта и часто использовался как параллельный порт принтера как замена 36-контактного параллельного разъема Centronics.
DE-9 или RS-232 или COM порт
DE-9 является основным портом для последовательной связи RS-232. Это разъем D-sub с оболочкой E, который часто ошибочно называют DB-9. Порт DE-9 также называется COM-портом и обеспечивает полнодуплексную последовательную связь между компьютером и его периферией. Некоторые из приложений порта DE-9 - это последовательный интерфейс с мышью, клавиатурой, модемом, источниками бесперебойного питания (ИБП) и другими внешними устройствами, совместимыми с RS-232.
Распиновка порта DE-9 представлена ниже.
Использование портов DB-25 и DE-9 для связи сокращается и заменяется USB или другими портами.
Параллельный порт или 36-контактный порт Centronics
Параллельный порт - это интерфейс между компьютером и периферийными устройствами, такими как принтеры, с параллельной связью. Порт Centronics - это 36-контактный порт, который был разработан как интерфейс для принтеров и сканеров, поэтому параллельный порт также называется портом Centronics. До широкого использования портов USB параллельные порты были очень распространены в принтерах. Позже порт Centronics был заменен портом DB-25 с параллельным интерфейсом.
Аудио порты
Аудиопорты используются для подключения динамиков или других устройств вывода звука к компьютеру. Аудиосигналы могут быть аналоговыми или цифровыми, и в зависимости от этого порт и соответствующий ему разъем различаются.
Разъемы объемного звука или разъем TRS 3.5 мм
Это наиболее часто встречающийся аудиопорт, который можно использовать для подключения стереонаушников или каналов объемного звука. Система с 6 разъемами включена в большинство компьютеров для вывода звука, а также для подключения микрофона. 6 разъемов имеют цветовую маркировку: синий, салатовый, розовый, оранжевый, черный и серый. Эти 6 разъемов можно использовать для конфигурации объемного звука до 8 каналов.
S / PDIF / TOSLINK
Формат цифрового интерфейса Sony / Phillips (S / PDIF) - это аудиосвязь, используемая в домашних медиа. Он поддерживает цифровой звук и может передаваться с помощью коаксиального аудиокабеля RCA или оптоволоконного разъема TOSLINK. Большинство компьютерных домашних развлекательных систем оснащены S / PDIF через TOSLINK. TOSLINK (Toshiba Link) - это наиболее часто используемый цифровой аудиопорт, который может поддерживать 7.1-канальный объемный звук с помощью всего одного кабеля.
Видео порты
Порт VGA
Порт VGA используется во многих компьютерах, проекторах, видеокартах и телевизорах высокой четкости. Это разъем D-sub, состоящий из 15 контактов в 3 ряда. Разъем называется ДЭ-15. Порт VGA - это основной интерфейс между компьютерами и более старыми ЭЛТ-мониторами. Даже современные ЖК-мониторы и светодиодные мониторы поддерживают порты VGA, но качество изображения ухудшается. VGA передает аналоговые видеосигналы с разрешением до 648X480.
С увеличением использования цифрового видео порты VGA постепенно заменяются портами HDMI и Display. Некоторые ноутбуки оснащены встроенными портами VGA для подключения к внешним мониторам или проекторам. Распиновка порта VGA показана ниже.
Цифровой видеоинтерфейс (DVI)
DVI - это высокоскоростной цифровой интерфейс между контроллером дисплея, таким как компьютер, и устройством отображения, таким как монитор. Он был разработан с целью передачи цифровых видеосигналов без потерь и замены аналоговой технологии VGA.
Существует три типа разъемов DVI в зависимости от передаваемых сигналов: DVI-I, DVI-D и DVI-A. DVI-I - это порт DVI со встроенными аналоговыми и цифровыми сигналами. DVI-D поддерживает только цифровые сигналы, а DVI-A поддерживает только аналоговые сигналы. Цифровые сигналы могут быть как одинарными, так и двойными, где одиночный канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 1920X1080, а двойной канал поддерживает цифровой сигнал с разрешением до 2560X1600. На следующем изображении сравниваются структуры типов DVI-I, DVI-D и DVI-A вместе с распиновкой.
Mini-DVI
Порт Mini-DVI разработан Apple как альтернатива порту Mini-VGA и физически аналогичен таковому. Он меньше обычного порта DVI. Это 32-контактный порт, способный передавать сигналы DVI, композитный, S-Video и VGA с соответствующими адаптерами. На следующем изображении показан порт Mini-DVI и совместимый с ним кабель.
Micro-DVI
Порт Micro-DVI, как следует из названия, физически меньше Mini-DVI и способен передавать только цифровые сигналы. К этому порту можно подключать внешние устройства с интерфейсами DVI и VGA, при этом требуются соответствующие адаптеры. На следующем изображении порт Micro-DVI можно увидеть рядом с портами для наушников и USB.
Display Port
Display Port (DP) - это интерфейс цифрового дисплея с дополнительным многоканальным звуком и другими формами данных. Display Port разработан с целью замены портов VGA и DVI в качестве основного интерфейса между компьютером и монитором. Последняя версия DisplayPort 1.3 поддерживает разрешение до 7680 X 4320.
Порт дисплея имеет 20-контактный разъем, что намного меньше по сравнению с портом DVI и обеспечивает лучшее разрешение. Схема выводов порта дисплея показана ниже.
Разъем RCA
Разъем RCA может передавать композитные видео- и стереофонические аудиосигналы по трем кабелям. Композитное видео передает аналоговые видеосигналы, а разъем выполнен в виде разъема RCA желтого цвета. Видеосигналы передаются по одному каналу вместе с импульсами строчной и кадровой синхронизации с максимальным разрешением 576i (стандартное разрешение). Красный и белый разъемы используются для стереофонических аудиосигналов (красный для правого канала и белый для левого канала).
Компонентное видео
Компонентное видео - это интерфейс, в котором видеосигналы разделяются более чем на два канала, и качество видеосигнала выше, чем у композитного видео. Как и композитное видео, компонентное видео передает только видеосигналы, и для стереозвука необходимо использовать два отдельных разъема. Компонентный видеопорт может передавать как аналоговые, так и цифровые видеосигналы. Порты обычно встречающегося компонентного видео используют 3 разъема и имеют цветовую кодировку: зеленый, синий и красный.
S-Video
Разъем S-Video или Separate Video используется для передачи только видеосигналов. Качество изображения лучше, чем у композитного видео, но имеет меньшее разрешение, чем у компонентного видео. Порт S-Video обычно черного цвета и присутствует на всех телевизорах и большинстве компьютеров. Порт S-Video выглядит как порт PS / 2, но состоит всего из 4 контактов.
Из 4 выводов один вывод используется для передачи сигналов интенсивности (черный и белый), а другой вывод используется для передачи цветовых сигналов. Оба этих контакта имеют соответствующие контакты заземления.
HDMI - это аббревиатура от High Definition Media Interface. HDMI - это цифровой интерфейс для подключения устройств высокого и сверхвысокого разрешения, таких как компьютерные мониторы, телевизоры высокой четкости, проигрыватели Blu-Ray, игровые консоли, камеры высокого разрешения и т. Д. HDMI можно использовать для передачи несжатого видео и сжатых или несжатых аудиосигналов. Порт HDMI типа A показан ниже.
Разъем HDMI состоит из 19 контактов и последней версии HDMI, т.е. HDMI 2.0 может передавать цифровой видеосигнал с разрешением до 4096 × 2160 и 32 аудиоканала. Распиновка порта HDMI выглядит следующим образом.
Универсальная последовательная шина (USB) заменила последовательные порты, параллельные порты, разъемы PS / 2, игровые порты и зарядные устройства для портативных устройств. Порт USB может использоваться для передачи данных, действовать как интерфейс для периферийных устройств и даже действовать как источник питания для устройств, подключенных к нему. Есть три типа портов USB: тип A, тип B или мини-USB и Micro USB.
На рисунке показаны разъемы USB различных поколений (USB 1.1/2.0/3.0) разделенные по двум видам критериев:
2) размер разъема
- стандартный разъем USB
- mini USB разъем
- micro USB разъем
USB типа A
Порт USB Type-A представляет собой 4-контактный разъем. Существуют разные версии USB-портов типа A: USB 1.1, USB 2.0 и USB 3.0. USB 3.0 является общепринятым стандартом и поддерживает скорость передачи данных 400 Мбит / с. Также выпущен USB 3.1, поддерживающий скорость передачи данных до 10 Гбит / с. USB 2.0 имеет черный цвет, а USB 3.0 - синий. На следующем изображении показаны порты USB 2.0 и USB 3.0.
Распиновка порта USB Type - A показана ниже. Распиновка общая для всех стандартов Типа - А.
USB типа B
Разъемы USB типа B, официально называемые разъемами Standard-B, имеют квадратную форму с небольшим закруглением или большим квадратным выступом наверху, в зависимости от версии USB. Разъемы USB Type-B поддерживаются во всех версиях USB, включая USB 3.0, USB 2.0 и USB 1.1. Второй тип разъема «B», называемый Powered-B, также существует, но только в USB 3.0. Разъемы USB 3.0 типа B часто имеют синий цвет, а разъемы USB 2.0 типа B и USB 1.1 типа B часто черные. Это не всегда так, потому что разъемы и кабели USB Type B могут быть любого цвета по выбору производителя.
Разъемы USB типа B чаще всего встречаются на больших компьютерных устройствах, таких как принтеры и сканеры. Вы также иногда найдете порты USB типа B на внешних устройствах хранения, таких как оптические приводы, дисководы для гибких дисков и корпуса жестких дисков. Штекеры USB типа B обычно находятся на одном конце кабеля USB A / B. Штекер USB типа B вставляется в гнездо USB типа B на принтере или другом устройстве, а штекер USB типа A входит в гнездо USB типа A, расположенное на главном устройстве, например, компьютере.
Разъемы USB типа B в USB 2.0 и USB 1.1 идентичны, что означает, что штекер USB типа B от одной версии USB подходит к розетке USB типа B как собственной версии, так и другой версии USB. Разъемы USB 3.0 типа B имеют другую форму, чем предыдущие, поэтому вилки не подходят к предыдущим розеткам. Однако новый форм-фактор USB 3.0 типа B был разработан таким образом, чтобы позволить предыдущим разъемам USB типа B от USB 2.0 и USB 1.1 подходить к розеткам USB 3.0 типа B. Другими словами, штекеры USB 1.1 и 2.0 типа B физически совместимы с гнездами USB 3.0 типа B, но штекеры USB 3.0 типа B несовместимы с гнездами USB 1.1 или USB 2.0 типа B. Причина изменения заключается в том, что разъемы USB 3.0 Type B имеют девять контактов, что на несколько больше, чем четыре контакта, обнаруженных в предыдущих разъемах USB Type B, чтобы обеспечить более высокую скорость передачи данных USB 3.0. Эти штифты нужно было куда-то пропустить, поэтому форму типа B пришлось несколько изменить.
На рисунке выше показан разъем USB 3.0 Type micro B
USB типа C
USB Type-C является последней спецификацией USB и представляет собой двусторонний разъем. USB Type-C должен заменить типы A и B и считается перспективным в будущем.
Порт USB Type-C состоит из 24 контактов. Распиновка USB Type-C приведена ниже. USB Type-C может выдерживать ток 3А. Эта функция обработки высокого тока используется в новейшей технологии быстрой зарядки, при которой батарея смартфона полностью заряжается за очень короткое время.
Ethernet - это сетевая технология, которая используется для подключения вашего компьютера к Интернету и связи с другими компьютерами или сетевыми устройствами. Интерфейс, который используется для компьютерных сетей и телекоммуникаций, известен как Registered Jack (RJ), а порт RJ-45, в частности, используется для Ethernet по кабелю. Разъем RJ-45 представляет собой модульный разъем типа 8 - 8 контактов (8P - 8C). Новейшая технология Ethernet называется Gigabit Ethernet и поддерживает скорость передачи данных более 10 Гбит / с. Ниже показан порт Ethernet или LAN с разъемом типа 8P - 8C вместе с кабелем RJ-45 с вилкой. Модульный разъем 8P - 8C без ключа обычно обозначается как Ethernet RJ-45. Часто порты RJ-45 оснащены двумя светодиодами для индикации передачи и обнаружения пакетов.
Следующее изображение можно использовать для сравнения портов RJ-45 и RJ-11.
е-SATA
e-SATA - это внешний разъем Serial AT Attachment, который используется в качестве интерфейса для подключения внешних запоминающих устройств. Современные разъемы e-SATA называются e-SATAp и расшифровываются как Power e-SATA ports. Это гибридные порты, способные поддерживать как e-SATA, так и USB. Ни организация SATA, ни организация USB официально не одобрили порт e-SATAp и должны использоваться на риск пользователя.
На изображении выше показан порт e-SATAp. Он показывает, что можно подключать как устройства e-SATA, так и USB.
Да, именно “модно”, а не “можно”. Среди всех возможных способов выберем актуальные. Для этого придётся вспомнить и хорошо известные интерфейсы, и подробнее рассмотреть наиболее производительные и перспективные.
Важно отличать видеоинтерфейс от видеоразъёма. Во многих случаях их отождествляют. Интерфейс — это более широкое понятие чем разъём и кабель для подключения. Для одного интерфейса пригодны несколько разъёмов, совместимых по электрическим характеристикам. Более того, один и тот же порт, например, USB-C используется и для передачи данных по стандарту USB, и для трансляции видео по Thunderbolt 3.
А Вы ещё пользуетесь VGA?
VGA разработан компанией IBM в далёком 1987 году изначально для своих компьютеров, но получил в итоге повсеместное распространение. Это аналоговый интерфейс с раздельной передачей сигналов RGB, кадровой и строчной развёрток. Не взирая на его почтенный возраст, до сих пор встречается на мониторах, проекторах и другой технике. При этом Intel, AMD и другие крупные производители комплектующих давно отказались от поддержки VGA. Поэтому сейчас интерес представляют только преобразователи интерфейса в более современные. Среди разъёмов VGA 15-контактный разъём типа “D-sub” стал монополистом.
VGA обеспечивает передачу кадров с максимальным разрешением 2048*1500 и частотой 60 Гц. От разрешения зависит и допустимая максимальная длина кабеля. Поскольку интерфейс аналоговый, качество картинки сильно зависит от длины и качества кабеля, а также от условий его эксплуатации. Вибрации и другие воздействия могут вызвать помехи.
DVI. Отец цифровых видеоинтерфейсов
Аббревиатура DVI расшифровывается дословно как “цифровой визуальный интерфейс”. Это первый цифровой интерфейс, который стал широко применяться в мониторах и видеокартах. Определено три типа передачи данных, два режима работы и соответствующие им разъёмы.
DVI-A поддерживает только аналоговую передачу данных, DVI-D — только цифровую, а в DVI-I доступны оба варианта. Тот самый переходник DVI-VGA работает как раз благодаря наличию комбинированного типа DVI-I.
Более сложные адаптеры с цифро-аналоговым преобразователем позволят “подружить” VGA с DVI-D.
Таким образом можно подсоединить запылившийся монитор к современным видеокартам, на которых часто присутствует DVI-D.
Режимы Single-link и Dual-link определяют пропускную способность и соответствующее максимальное разрешение и частоту обновления экрана. Для Single-link это 1920×1200 (60 Гц) или 1920×1080 (75 Гц), а для Dual-link — 2560×1600 (60 Гц) или 2048×1536 (75 Гц). При этом битрейт интерфейса достигает 3.4 Гбит/с. Full HD можно передать по кабелю длиной до 10 метров.
HDMI. Мейнстрим передачи мультимедиа
HDMI — это следующий шаг эволюции цифровых интерфейсов после DVI-D. Он более компактный, быстрый и передаёт многоканальный цифровой звук. Существует три актуальных версии стандарта: 1.4, 2.0 и 2.1. Последняя версия была объявлена в конце 2017 года и постепенно интегрируется в новые продукты. В таблице представлены основные характеристики в зависимости от версии. Начиная с версии 2.0 появилась поддержка соотношения сторон 21:9 и нескольких видеопотоков.
Full HD (1920×1080)
Длина кабеля не указана в спецификации HDMI. Вместо этого устанавливаются критерии эффективности на основе адекватного уровня сигнала, и длина кабеля по сути определяется его качеством. На практике без использования репитеров она не превышает десяти метров.
Если нужно обеспечить стабильную картинку на больших расстояниях, то под оплёткой должно быть скрыто оптоволокно.
Выбор кабеля HDMI — важный аспект производительности вашей мультимедийной системы. Сертифицированные кабели имеют следующие обозначения:
- High speed — поддерживает версии до HDMI 1.4 (4K при 30 fps);
- Premium — поддерживает версии до HDMI 2.0 (4K при 60 fps);
- Ultra high speed — поддерживает версии до HDMI 2.1 (8K при 30 fps).
Дополнение в обозначении “with Ethernet” указывает на возможность объединения устройств в сеть 100 Мбит/с.
Существуют три основных форм-фактора разъёма HDMI: стандартный (type А) и уменьшенные мини (type C) и микро (type D) для ноутбуков и других мобильных устройств.
Пара важных правил. Первое — никогда не соединять/отсоединять кабели на работающем оборудовании! Иначе может случиться “Хьюстон, у нас проблемы!” Второе — если кабель длинный (более 5 метров) и в нём есть усилители, то у провода есть направленность. Это означает, что один конец нужно подключать строго к источнику, а другой — строго к устройству вывода изображения. Обратите внимание на маркировку в виде стрелок или обозначения монитора на одном из разъёмов.
HDMI электрически совместим с DVI (DVI-D и DVI-I), поэтому проблем с переходом между этими интерфейсами нет. Также есть и адаптеры для VGA, где по аналогии с DVI трудится внутренний преобразователь в цифру.
DisplayPort. Пристегнитесь, взлетаем!
Разъём DisplayPort (DP) встречается практически на всех современных видеокартах и топовых мониторах.
Принципиальное отличие от HDMI — пакетная передача данных, расширяющая возможности упаковки нескольких потоков в один канал. Такой принцип используется в PCI-Express и USB.
Интерфейс был принят в 2006 году, с тех пор вышли версии 1.1-1.4, а в июне 2019 года объявлена спецификация 2.0. В последней планка полосы пропускания устанавливается на уровне 80 (!) Гбит/с. Устройства с новейшим DP на борту начнут появляться только к концу 2020 года, но это уже то будущее, что становится настоящим. При этом и версии 1.3-1.4 обладают впечатляющими характеристиками, превосходящими, например, HDMI 2.0. К одному порту можно подключить два монитора с разрешением 4K или четыре с 2K при 60 fps. В таблице приведены параметры для одного монитора.
Кабели DP аналогично HDMI не имеют ограничения по длине в описании самого стандарта. Требования предъявляются к обеспечению гарантированной скорости передачи данных. В продаже большинство кабелей не более трёх метров в длину.
Это один из немногих технических параметров, в котором DP уступает HDMI. Вообще сравнение этих интерфейсов из области “кто круче — Сталлоне или Шварценеггер”, но его постоянно приводят. По факту, технически DP — более “продвинутый” и быстрый интерфейс, но за HDMI говорит гораздо более развитая экосистема. Чтобы подключить проектор, подойдёт HDMI-провод от Blu-Ray проигрывателя или другой домашней мультимедиа-техники. В этом сегменте HDMI встречается в разы чаще, а DP — удел мощных видеокарт и профессионального оборудования.
Спецификации DP определяют два вида разъёмов, отличающихся только размером: полноразмерный (DisplayPort) и мини (mini DisplayPort). MiniDP используется также для Thunderbolt 2, что позволяет через этот порт работать и с мониторами, и с внешними дисками.
DP поддерживает совместимость со всеми рассмотренными выше интерфейсами. Кабели и адаптеры заботливо штампуются производителями.
USB Type-C. Курс на универсальность
Как сказано в начале, один и тот же порт может оказаться не тем, чем кажется. USB Type-C предлагает три сценария использования: собственно, USB-хост, передача изображений (alternate mode) и Thunderbolt 3.
USB-хост подразумевает подключение только USB-устройств, таких как внешние накопители и периферия. Такой порт не умеет передавать изображения.
В режиме alternate mode USB Type-C передаёт “сторонние” сигналы, в том числе, DP. Это возможно по двустороннему кабелю USB Type-C, обеспечивая работу с монитором 8K при 60 fps. При чем по этому же кабелю можно получать питание и данные SuperSpeed USB.
Совместимые устройства приведены на официальном сайте DP. Но далеко в такой конфигурации в буквальном смысле не уедешь — длина кабеля не более одного метра.
Также можно подключить HDMI-дисплей через адаптер или по кабелю HDMI-USB Type-C. Для того, чтобы всё работало, нужно чтобы источник поддерживал alternate mode. Разобраться в этом — задача нетривиальная. Если это ясно и чётко не прописано в спецификации устройства, то лучше обратиться в поддержку производителя за разъяснением.
Гораздо проще разобраться с Thunderbolt 3. DP уже “упакован” в интерфейсе, поэтому к такому порту можно смело подключать совместимый монитор.
Оба сценария перспективны с точки зрения универсальности использования разъёма USB Type-C. Со временем функциональность этого порта в устройствах расширяется, и подключение дисплея выглядит всё менее экзотичным.
Подключай и властвуй!
Интерфейсы VGA и DVI ещё встречаются, и даже чаще чем дисковые и кнопочные телефоны, но от них уже веет нафталином. Актуальны HDMI, DisplayPort, Thunderbolt 3 и USB. Чем позднее версия стандартов, тем лучше. Если у вас самые высокие требования к качеству и частоте обновления картинки, то обратите внимание на DisplayPort. Если предполагаются длинные кабели, то смотрите в сторону HDMI. Хотите дополнительно подключать к монитору и телефон, и планшет, используя единственный в доме кабель? Есть варианты с USB и Thunderbolt 3.
Не забывайте и основную заповедь — проверять совместимость всех составных частей. В вашей мультимедийной системе их три: источник сигнала, кабель и сам монитор. Все они должны поддерживать выбранный интерфейс в определённой версии и с кабелем необходимой длины. Да пребудет с вами сила!
VGA (DE-15) — 15-контактный субминиатюрный аналоговый разъём для подключения мониторов по стандарту видеоинтерфейса VGA.
VGA разработан в 1987 году и предназначен для мониторов на электронно-лучевых трубках. Также данным интерфейсом оснащаются некоторые проигрыватели DVD и многие плазменные и ЖК-телевизоры.
VGA передаёт сигнал построчно, при этом изменение напряжения означает изменение яркости (напряжение сигнала составляет 0,7—1 В), для ЭЛТ оно означает изменение интенсивности луча электронных пушек кинескопа (и, соответственно, яркость светового пятна на экране).
К 2010-м годам VGA устарел и активно вытесняется цифровыми интерфейсами DVI, HDMI и DisplayPort. Крупнейшие производители электроники Intel и AMD объявили о полном отказе от поддержки VGA в 2015 году. Большинство мониторов, уже не имеющих разъёма VGA, подключаются к видеоадаптеру с комбинированным DVI-I-выходом посредством переходника, поскольку часть линий разъёма DVI в целях совместимости являются интерфейсом VGA (за исключением формата DVI-D, в котором аналоговые линии отсутствуют).
Разъём VGA занял свою нишу в промышленной автоматизации и диспетчеризации. Этот разъём наиболее популярен для подключения разных типов устройств по стандарту RS-485 и создания архитектур ModBus-протоколов.
На сегодняшний день практически все производители видеокарт и мониторов отказались от этого разъема, что в случае несовместимости и наличии только цифровых видеовыходов (присутствует только HDMI, Display Port, DVI-D) и аналогового видеоинтерфейса требует покупки переходника-конвертера для подключения старого монитора к новой видеокарте.
Распиновка VGA
 |  |
| штекер (со стороны провода) | гнездо (со стороны провода) |
1. Красный канал – 75 Ом, 0,7В.
2. Зеленый канал - 75 Ом, 0,7В.
3. Синий канал -75 Ом, 0,7В.
4. Второй идентификационный бит.
5. Общий провод.
6. "Земля" красного канала.
7. "Земля" зеленого канала.
8. "Земля" синего канала.
9. Ключ.
10. "Земля" синхронизации.
11. Нулевой идентификационный бит.
12. Единичный идентификационный бит, или данные DDC.
13. Композитная или строчная синхронизация.
14. Кадровая синхронизация.
15. Такты DDC, или третий идентификационный бит.
Читайте также: