Řízení tří displejů s vysokým rozlišením modulem MSC Q7-IMX6

Stále více aplikací nevystačí se zobrazováním na jednom displeji a potřebuje dva nebo i tři displeje. Příkladem mohou být informační systémy, systémy řízení výroby, aplikace digital signage a další. Právě pro takové aplikace je vhodný nový modul standardu Qseven s označením MSC Q7-IMX6, vyvinutý, vyráběný a dodávaný společností MSC Vertriebs.

Obr. 1 Blokové schéma modulu MSC Q7-IMX6

Modul MSC Q7-IMX6 nabízí vývojářům volbu z velkého rozsahu výpočetního výkonu díky tomu, že je k dispozici v kompatibilních verzích se single-core, dual-core, nebo dokonce quad-core procesorem ARM Cortex-A9. Modul má také velmi výkonnou grafickou jednotku, která je schopna řídit až tři nezávislé displeje s vysokým rozlišením, přestože standardní Qseven má pouze dva nezávislé výstupy pro displeje: HDMI a LCD/LVDS. Jak je to možné? I na to najdete odpověď v tomto článku.

Začněme ale popořádku. MSC Q7- -IMX6 je postaven na nízkopříkonovém ARM/RISC procesoru iMX6 od Freescale, který je k dispozici ve verzích s frekvencí až 1,2 GHz. Všechny MSC Q7-IMX6 jsou plně kompatibilní s Qseven standardem 2.0 a jsou též zpětně kompatibilní se standardem verze 1.2. Qseven standard poskytuje širokou sadu rozhraní užitečných pro embedded aplikace. Modul disponuje DRAM pamětí na desce s kapacitou 512 MB až 4 GB a volitelným eMMC Flash o kapacitě 4 až 32 GB. Jako externí rozhraní pak nabízí až 8 portů USB 2.0 host, z nichž jeden může být konfigurován jako client. Na systémovém konektoru Qseven je k dispozici nejen výkonný PCI Express x1 vhodný pro vysoké přenosové rychlosti, ale i 1Gbit Ethernet a ostatní rozhraní jako I2S, AC‘97, UART, SMBus, I2C, CAN, SPI.

Kromě standardního konektoru Qseven má modul MSC Q7-IMX6 i další rozhraní, která jsou vyvedena na konektor umístěný na straně modulu. Na tomto konektoru je k dispozici druhý UART, 2× GPIO a také rozhraní pro fotoaparát MIPI-CSI2 a BT.656. Řadič grafiky podporovaný vysoce výkonným video enkodérem i.MX6 a výkonem CPU umožňuje použití například při rozpoznávání obrazu. Sériový UART pak ušetří externí kontroler, který by jinak byl zapotřebí pro mnoho aplikací průmyslové řídicí techniky. Tím MSC Q7-IMX6 přináší zlevnění celkového řešení.

V průmyslových aplikacích je stále více důležitý grafický výkon procesoru. i.MX6 má triple-play grafickou architekturu od Freescale umožňující hardwarově dekódované 3D video (dual-stream) ve Full HD (1 080 p) rozlišení. V závislosti na procesoru obsahuje samostatný 2D BLT kontroler, stejně jako 2D OpenVG™ 1.1. pro vektorovou grafiku, OpenGL® 1.1/2.0/Halti, OpenCL™ 1.1.

MSC Q7-IMX6 modul má dvě rozhraní, která umožňují přímo připojit externí zobrazovací zařízení: rozhraní HDMI v1.4 lze provozovat do rozlišení WUXGA (1 920 × 1 200) včetně Full HD (1 920 × 1 080) s 30 fps a dvoukanálové LVDS rozhraní 18-bit nebo 24-bit se stejným rozlišením. Nicméně jednotka grafického procesoru podporuje i tři paralelní grafické pipelines tak, že mohou být ovládány až tři displeje současně s různým obsahem.

K řízení LCD a menších TFT se stále používá paralelního rozhraní RGB (většinou 6 bitů na barvu) v TTL úrovni. Pro delší vzdálenosti přenosu je paralelní RGB velmi citlivé na rušivé vlivy na jedné straně (s negativním výsledkem na kvalitu obrazu) a velmi rušivé pro splnění EMC na straně druhé. Tyto neduhy odpadají v případě LVDS (Low Voltage Differential Signaling) přenosu, kdy paralelní RGB rozhraní je multiplexováno do sériového toku dat s vyšší frekvencí a k přenosu je použitý kroucený pár vodičů, aby se zamezilo rušení přenášených dat na minimum.

U menších displejů postačuje k přenosu tzv. jednokanálové LVDS rozhraní, kde jdou data pro pixely synchronně za sebou. U vyšších rozlišení by frekvence na LVDS rozhraní neúměrně stoupala, a proto byl obraz rozdělen na liché a sudé pixely. Lichý a sudý půlobraz mají tak každý svůj kanál včetně synchronizačních signálů (obr. 2).

Obr. 2 Dvoukanálové LVDS rozhraní

Freescale i.MX6 LVDS grafické rozhraní bylo navrženo tak, že buď umožňuje rozdělit LVDS kanály na lichý a sudý, a tím řídit displej s rozlišením Full HD, nebo použít dva různé jednokanálové LVDS výstupy, z nichž každý může řídit displej s rozlišením až 1 280 × 768 nebo 1 366 × 768. Jediným omezením je, že oba displeje musí mít stejné časování signálů, čehož v praxi nejlépe dosáhnete použitím naprosto stejných displejů. Znamená to tedy, že MSC Q7-iMX6 umožňuje řízení dvou LCD velikosti až 17,5" nebo 18,5" s různým obsahem pomocí LVDS a zároveň jednoho HDMI/DVI Full HD displeje.

Příkon modulu s čtyřjádrovým procesorem MSC Q7-IMX6 je pouze kolem 5 W, což umožňuje použití pasivního chlazení. Modul má garantovanou dostupnost nejméně 7 let a je k dispozici včetně ovladačů podporujících všechny hlavní operační systémy včetně Linux nebo Windows Embedded Compact 7.

Obr. 3 Ukázka použití modulu se třemi displeji

Žádný jiný MSC modul standardu Qseven nenabízí uživateli tak široký rozsah výpočetního výkonu jako MSC Q7-IMX6. Pouze s mírným rozdílem ve spotřebě energie může konstruktér volit od levného modulu s jednojádrovým i.MX6 až po top model se čtyřjádrovým procesorem. Přitom všechny fungují na stejné základové desce a se stejným software a firmware.

Krátké shrnutí závěrem: MSC Q7-IMX6 lze díky malým rozměrům 7 × 7 cm použít v konstrukcích kompaktních systémů, díky výkonné grafice umožňuje zobrazení na dvou samostatných Full HD displejích nebo zobrazení tří různých obrazů na třech displejích s vysokým rozlišením. Navzdory této výkonné grafice a vysokému výpočetnímu výkonu stačí modulu MSC Q7-IMX6 pouze pasivní chlazení.

Více informací, vzorky a další podporu Vám rádi poskytnou pracovníci české nebo slovenské pobočky společnosti MSC.