Система информационных шин

Управление общим перемещением цифровых данных в схеме телевизора происходит с помощью центрального узла управления (CCU -CentralControlUnit). Цифровая информация перемещается от передатчиков к приемникам по системе проводников (шин). Каждый подключенный к цифровым линиям блок имеет сопряжение (Interface), представляющее собой систему проводников, определенные уровни напряжения сигналов и так называемые протоколы обмена. Обмен данными в двунаправленных линиях происходит последовательно в обоих направлениях; блок при этом может работать и как передатчик информации, и как приемник.

Необходимым условием транспортирующей способности шины является подключение ее к источнику напряжения питания. Обычно проводники шин подключаются к источнику питания через нагрузочные резисторы. В состоянии покоя на проводниках шины высокий (Н) уровень. Когда уровень на соответствующей линии шины изменяется с Н на L, что является приказом абонента шины, начинается передача информации. Информация передается последовательно следующими друг за другом блоками. Сначала передаются адресные биты и задается режим работы памяти (запись или чтение), затем следуют блоки данных. В конце передачи уровень на линии изменяется с L на Н.

Итак, передача цифровых данных и управляющих сигналов производится по специально устроенным проводникам, обеспечивающим бесперебойный обмен цифровой информацией между устройствами, подключенными к этим проводникам. Должен быть также установлен вид передачи данных (последовательный или параллельный). Все эти условия оговариваются в различных системах устройства цифровых шин. В телевизорах обычно применяются три различных системы устройства цифровых шин с последовательной передачей данных (последовательных шин):

1. Шина IM (Intermetall Bus) 2. ШинаТомсона 3. Шина I2C.

Цифровые шины с параллельной передачей данных (параллельные шины) в телевизорах могут состоять из разного количества проводников. Комплект линий, из которого состоит параллельная шина, зависит, прежде всего, от задач, решаемых в процессе обработки телевизионных сигналов с помощью этой шины.

В схеме конкретной модели телевизора может быть как одна, так и несколько цифровых шин, одинаковых или разных видов в тех или иных сочетаниях, используемых для обеспечения выполнения разного рода задач. Кроме того, существуют так называемые PLL-шины, которые используются для однонаправленной передачи данных по трем линиям в системах ФАПЧ.
Во всех случаях, когда речь идет о комплекте сигнальных линий, из которых состоит та или иная цифровая шина, надо иметь ввиду, что в комплект входит и «общий» провод.

Шина IM

Шина IM довольно широко используется в цифровых телевизорах. Речь идет о трехпроводной шине, которая состоит из:
- линии данных - DATA;
- линии синхронизации - CLOCK;
- линии идентификации - IDENT.

Линия DATA является двунаправленной, а линии CLOCK и IDENT - однонаправленными. Это означает, что по линии DATA информация передается как от блока-инициатора обмена (Master) к подчиненным блокам (Slave), так и в обратном направлении. По линиям же CLOCK и IDENT сигналы передаются только от блока Master к блокам Slave. Шина IM выполняется в двух вариантах: IM-IDS (Slow) - для медленных потоков информации и IM-IDF (Fast) - для быстрых потоков. В схеме телевизора, для того чтобы можно было определить, какой из этих вариантов используется, обычно маркируется линия идентификации (IDENT).

На рис. 1.3 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины IM. Все три линии подключены к источнику положительного напряжения, поэтому в состоянии покоя на них присутствует напряжение высокого уровня. Обмен данными начинается в тот момент, когда уровень напряжения на линиях идентификации и синхронизации изменяется с высокого на низкий. Короткий импульс на линии идентификации свидетельствует об окончании процесса обмена.

На рис. 1.4 показана конфигурация системы с использованием шины IM. Передача данных производится по командам ведущего устройства (Master), которое в телевизорах обычно располагается в центральном узле управления (CCU). Все периферийные устройства работают как ведомые Slave, и передача данных происходит в одном направлении. Все три линии шины подключены через нагрузочные резисторы к источнику положительного напряжения. Стрелки справа означают, что к шине можно подключать и другие устройства.

Рис. 1.3. Временная диаграмма сигналов шины IM

Рис. 1.4. Конфигурация системы с шиной IM

При проверке шины в процессе устранения неисправности важно лишь установить, имеется ли в соответствующих линиях сигнал синхронизации и сигналы данных. Заключение о правильности передаваемой информации с помощью обычного осциллографа сделать практически невозможно.

Шина Томсона

Эта система применяется в телевизорах для управления функциями устройства управления и чаще всего в комбинации с другими системами.

Рис. 1.5. Временная диаграмма сигналов шины Томсона

Рис. 1.6. Конфигурация системы с шиной Томсона

Также как и шина IM, шина Томсона состоит из трех линий:
- линии данных - DATA;
- линии синхронизации - CLOCK;
- линии разрешения доступа - ENABLE.

На рис. 1.5 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины Томсона. Из рисунка видно, что передача данных начинается, когда уровень напряжения на линиях CLOCK и ENABLE изменяется с высокого на низкий. Конец передачи сигнализируется коротким импульсом на линии ENABLE. На рис. 1.6 показана конфигурация системы с шиной Томсона. Стрелки на линии данных указывают, что передача информации возможна в обоих направлениях. В этой системе также возможно подключение к шине нескольких устройств. При неисправности в одной из линий шины процесс обмена данными прекращается.

Шина I2C

Шина I2C (InterIntegratedCircuit) является чаще всего используемой в телевизионных приемниках и применяется для всех задач управления. Шина 12C - это двухпроводная шина, состоящая из:
- линии данных - SDA (SerialData);
- линии синхронизации - SCL (SerialClock).

Передача данных в этой системе возможна в обоих направлениях. На рис. 1.7 представлены временные диаграммы сигналов в линиях шины 12C. Здесь же показаны условия начала и остановки обмена информацией.

Рис. 1.7. Временная диаграмма сигналов шины I2C

Рис. 1.8. Конфигурация системы с шиной I2С

Параллельные шины

При параллельной передаче данных каждому разряду передаваемого цифрового кода соответствует своя отдельная линия. Обработка данных может осуществляться побайтно (1 байт = 8 бит) или словами различной разрядности. Этим объясняется различное количество информационных линий, из которых могут состоять параллельные шины в цифровых телевизорах. Обычно используются 4, 7 или 8 линий. Первая и последняя линии имеют в сервисной документации следующие обозначения:

MSB - Most Significant Bit (старшийзначащийбит). Измерения следует начинать на этой линии, так как этот разряд имеет наибольший вес, и в случае короткого замыкания или обрыва в этой цепи информация будет сильно искажена.

LSB - Least Significant Bit (младшийзначащийбит). Отсутствие цифровой информации в этой линии по причине той или иной неисправности в схеме телевизора реально сказывается на качестве, например, изображения на экране телевизора, очень незначительно и вполне может быть даже незамеченным.

Отдельные линии, по которым подаются управляющие сигналы, обозначаются следующим образом:

CS - ChipSelect - сигнал активирования соответствующей микросхемы;
ОЕ - OutputEnable - сигнал, разрешающий чтение данных;
WE - WriteEnable - сигнал, разрешающий запись данных.