Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Displayadapter zum Ermöglichen einer
automatischen Erkennung und Konfiguration einer Anzeigevorrichtung durch eine Graphikkarte,
die gleichzeitig unabhängig von dem durch die Graphikkarte verwendeten
Graphikcontroller ist. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Anzeigesystem, das
den erfindungsgemäßen Displayadapter enthält.
Um eine Anzeigevorrichtung, insbesondere ein digitales Display, mit einer Graphikkarte
zu verbinden, bedarf es einer Schnittstelle. Hierfür wird oft ein einfaches Kabel benutzt.
Dies bedeutet aber, dass eine Graphikkarte mit einem bestimmten Graphikcontroller immer
nur eine Art von Anzeigevorrichtung treiben kann. Um zu ermöglichen, dass ein
Graphikcontroller auch verschiedene Anzeigevorrichtungen treiben kann, wird daher zusätzlich
ein Interfacemodul eingesetzt, das einen Microcontroller aufweist, der die Funktionen
des Monitors steuert. Dies bedeutet, dass die Schnittstelle ziemlich komplex und
kostenintensiv ist. Ein Beispiel eines solchen Interfacemoduls ist in der Offenlegungsschrift
US 2001/0030657 A1 gezeigt.
Alternativ kann, um unterschiedliche Anzeigevorrichtungen anzusteuern, eine Videokarte
verwendet werden, die zwei voneinander getrennte Videoports aufweist, an denen entweder
ein Röhrenbildschirm oder ein Flüssigkristallbildschirm angeschlossen werden
kann, wie dies in der Offenlegungsschrift US 2002/0149541 A1 vorgeschlagen wird.
Nachteilig ist bei den oben genannten Lösungen, dass die Gesamtanordnung sehr komplex
und kostenintensiv ist. Vor allem bei der in der US 2002/0149541 beschriebenen
Lösung handelt es sich nicht um eine einfache Schnittstelle, sondern eine komplette Videokarte,
die bei Gebrauch eines anderen digitalen Displays ausgetauscht werden
müsste.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Displayadapter anzugeben, mit dem die
Schnittstelle zwischen der Graphikkarte und einer Anzeigevorrichtung so verbessert
werden kann, dass die Art und Konfiguration der Anzeigevorrichtung automatisch erkannt
werden kann und der Displayadapter gleichzeitig unabhängig von dem jeweils
verwendeten Graphikcontroller ist. Dies soll darüber hinaus auf eine möglichst einfache
und kostengünstige Art und Weise geschehen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dabei
liegt der vorliegenden Erfindung die Idee zugrunde, dass ein Displayadapter, der zwischen
der Graphikkarte und der Anzeigevorrichtung angeordnet ist, die Flexibilität der
Anordnung erhöht und die Komplexität verringert, wenn in dem Displayadapter lediglich
Adressdaten enthalten sind, die auf die für die Anzeigevorrichtung benötigten Konfigurationsdaten
hinweisen. Die eigentlichen Konfigurationsdaten, die einerseits vom jeweiligen
Graphikcontroller abhängen und andererseits vergleichsweise viel Speicherplatz und
Organisationsaufwand benötigen, sind auf der Graphikkarte selbst abgelegt. Dadurch,
dass der Graphikcontroller die eigentlichen Konfigurationsdaten, die vom Graphikcontroller
verwendet werden, um der Anzeigevorrichtung über den Displayadapter die benötigten
Anzeigedaten zu schicken, aus einer Tabelle, die in einer graphikkarteninternen
Speichervorrichtung abgelegt ist, ausliest, kann eine sehr weitgehende Flexibilität bezüglich
der Graphikkarte wie auch der anschließbaren Anzeigevorrichtung erreicht werden.
In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Lösung eine Auf- und Nachrüstbarkeit
bestehender Systeme gewährleisten. Die gesamte Anordnung kommt mit einem minimalen
Konfigurationsaufwand aus.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand mehrerer Unteransprüche.
Insbesondere kann eine Empfangs-/Übertragungsvorrichtung, die zum Empfangen der
Anzeigedaten von der Graphikkarte und zum Weiterleiten desselben an die Anzeigevorrichtung
an dem Displayadapter vorgesehen ist, gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
eine Datenanpassungsvorrichtung zum Anpassen der Anzeigedaten aufweisen. Dadurch
werden die zum Betrieb der angeschlossenen Anzeigevorrichtung benötigten Daten in
eine für die Anzeigevorrichtung verarbeitbare Form gebracht.
Verwendet man den erfindungsgemäßen Displayadapter für ein digitales Display, vorzugsweise
ein LCD-Panel, so kann eine weitgehende Kompatibilität mit existierenden
marktüblichen Anzeigevorrichtungen erreicht werden, da viele verschiedene LCD-Panels
mit ähnlichen Konfigurationsdaten betrieben werden können.
Setzt man als Speichervorrichtung einen einfachen seriellen Datenspeicher, vorzugsweise
ein EEPROM, ein, bietet diese Lösung den Vorteil einer besonders kostengünstigen
und einfachen Realisierung des Displayadapters.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Empfangs/Übertragungsvorrichtung
lediglich durch einen Empfänger, der auf dem Displayadapter
integriert ist, gebildet. Bei dieser Lösung können Kosten und Aufwand für den
eigentlichen Displayadapter gering gehalten werden und als Sender wird der in dem
Graphikcontroller üblicherweise integrierte Sender verwendet.
Setzt man als Schnittstelle zwischen dem Displayadapter und der Graphikkarte eine Inter
IC-Bus-Schnittstelle, die oftmals auch als I2C-Bus-Schnittstelle bezeichnet wird, ein, so
bietet dies den Vorteil, dass kostengünstige Standardbauteile für die Datenübertragung
zwischen den einzelnen Komponenten verwendet werden können.
Um die beispielsweise für die Helligkeitssteuerung der Hintergrundbeleuchtung, des sogenannten
Backlights, erforderlichen Steuersignale bereitzustellen, kann gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung die Datenanpassungsvorrichtung einen DA-Wandler umfassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Datenanpassungsvorrichtung
außerdem mindestens einen Spannungsregler und mindestens einen Leistungsschalter
zum Bereitstellen der von der Anzeigevorrichtung benötigten Versorgungsspannungen.
Auf besonders kompakte und kostengünstige Art und Weise lässt sich der erfindungsgemäße
Displayadapter als gedruckte Schaltung auf einem gedruckten Schaltungsträger,
beispielsweise einem Printed Circuit Board (PCB), realisieren. Die benötigten elektronischen
Komponenten, wie auch die für die Schnittstellen benötigten Steckverbinder
werden dabei beispielsweise mittels Lötverbindungen mit den auf dem Schaltungsträger
vorgesehenen Leiterbahnen verbunden.
Zur Verbindung des Displayadapters einerseits mit der Graphikkarte und andererseits
mit der Anzeigevorrichtung können flexible Flachleiter und entsprechende Steckverbinder
vorgesehen werden. Insbesondere, wenn beide Schnittstellen mit einem Flachleiter
versehen sind, kann eine weitgehende geometrische Flexibilität erreicht werden. Alternativ
kann selbstverständlich der Displayadapter auch direkt mittels einer Steckverbindung
entweder an der Graphikkarte oder an der Anzeigevorrichtung fixiert sein.
Ein Vorteil der Benutzung von LVDS (Low Voltage Differential Signaling) zur Datenübertragung
ist, dass man durch die Verwendung der LVDS-Übertragungstechnik elektromagnetische
Einstreuungen verringern kann. Außerdem können die Kabel kleiner und
dünner gehalten werden. Diese Übertragungstechnik bedeutet auch, dass das Datenmapping
unabhängig vom Hersteller ist. Durch den Gebrauch von Standardbauteilen
kann das gesamte System kostengünstig realisiert werden.
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungen wird die Erfindung
im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten
sind in den Figuren mit demselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
- Figur 1
- ein Blockdiagramm eines Anzeigesystems mit einem Displayadapter gemäß
einer ersten Ausführungsform;
- Figur 2
- ein Blockdiagramm eines Anzeigesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- Figur 3
- eine perspektivische Darstellung des Displayadapters gemäß einer weiteren
Ausführungsform.
Figur 1 zeigt schematisch, wie die verschiedenen Elemente des erfindungsgemäße Anzeigesystems
miteinander verbunden sind. Ein VGA-Controller 1, der sich auf einer Graphikkarte
2 befindet, ist durch ein Displaykabel 3 mit einem Displayadapter 4 verbunden.
Dieser ist wiederum über eine Schnittstelle mit einer Anzeigevorrichtung, hier einem
LCD-Panel, 5 verbunden. Auf dem Displayadapter 4 befindet sich ein serielles EEPROM
6 und eine Datenanpassungsvorrichtung 7. Der VGA-Controller 1 auf der Graphikkarte 2
hat Zugriff auf ein BIOS (Basic Input/Output System) 8, in welchem die Konfigurationsdaten
abgelegt sind. Die Konfigurierungsdaten werden zwischen dem VGA-Controller 1,
dem Displayadapter 4 und dem LCD-Panel 5 über einen I2C-Bus 9 übertragen. Die Anzeigedaten
des VGA-Controllers 1 für das LCD-Panel 5 werden per LVDS 9 erst zur Datenanpassungsvorrichtung
7 auf dem Displayadapter 4 geschickt, um dann an das LCD-Panel
5 übertragen zu werden. Der serielle EEPROM 6 auf dem Displayadapter 4 enthält
die Adressdaten für die Konfigurierungsdaten für das jeweilige LCD-Panel 5 im BIOS 8.
Die folgenden Schritte sind erforderlich zur automatischen Erkennung und Konfigurierung
einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise eines LCD-Panels, an unterschiedlichen
Implementierungen eines VGA-Controllers 1. Die Adresse der Konfigurierungsdaten des
LCD-Panels 5 wird durch den VGA-Controller 1 angefordert. Diese Adresse verweist auf
das BIOS 8, aus dem der VGA-Controller 1 die benötigten Konfigurierungsdaten einliest.
Der VGA-Controller 1 wird dann entsprechend konfiguriert. Die so ermittelten Anzeigedaten
werden vom VGA-Controller an eine Schnittstelle übertragen und von dem LCD-Panel
empfangen.
Der VGA-Controller 1 fordert die Adresse der Konfigurierungsdaten für das LCD-Panel 5
von einem EEPROM 6 auf dem Displayadapter 4 an. Dies geschieht über einen I2C-Bus
9. Die Konfigurierungsdaten werden vom VGA-Controller 1 aus einer Tabelle im BIOS 8
eingelesen. Diese Tabelle enthält mindestens eine Paneladapter-ID oder eine Flatpanel-ID.
Die Anzeigedaten, die von dem VGA-Controller 1 an die Schnittstelle übertragen
werden, enthalten zusätzlich Informationen zur Helligkeitssteuerung, Spannungsregelung
und zum Schalten der Versorgungsspannung.
Figur 2 zeigt ein weiteres Blockdiagramm des Displayadapters 4 in einer typischen Applikationsumgebung.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Anzeigesystem ist der erfindungsgemäße Displayadapter 4
über ein 40-poliges Flachbandkabel (Flat Flexible Cable, FFC) mit der Schnittstelle 16
der Graphikkarte 2 verbunden. Auf der Graphikkarte ist ein VGA-LCD-Controller 1 integriert,
der mit einem BIOS 8 in Verbindung steht. Der VGA-Controller 1 vermittelt Daten,
die an die Anzeigevorrichtung gesendet werden sollen, an einen auf der Graphikkarte integrierten
LVDS-Sender 17. Von der Graphikkarte 2 werden über die Graphikkartenschnittstelle
16 neben den Konfigurationsdaten 18 Anzeigedaten 19 und bis zu 4 Timingsignale
20 an den Displayadapter 4 ausgegeben. Die Anzeigedaten 18 werden von einem
LVDS-Empfänger 21 des Displayadapters 4 empfangen und an einen Panel-Anschluss
22, der Teil der Schnittstelle 13 zum Display ist, ausgegeben. Leistungsschalter
11 schalten die Versorgungsspannung sowohl am Panel-Anschluss 22 wie auch an
einem Backlight-Anschluss 23.
Der DA-Wandler 10 sorgt dabei für die Helligkeitssteuerung des Backlights. Bei Einsatz
von Anzeigevorrichtungen nach der sogenannten Super Twisted Nematic LCD-Technik
(STN-Panels) sorgt ein digitales Potentiometer für die Kontraststeuerung. Die eigentliche
Spannungsregelung und die Schaltung der Versorgungsspannungen für das Panel und
das Backlight müssen abhängig von dem jeweiligen Panel in der richtigen zeitlichen Reihenfolge
geschaltet werden. Hierfür erhält der Leistungsschalter 11 die relevanten Zeitsignale
19 von der Graphikkarte 2.
Im Folgenden soll der Ablauf der Displaykonfigurierung mit Hilfe der in Fig. 2 skizzierten
Anordnung näher erläutert werden.
Während der VGA-BIOS-Initialisierung wird der I2C-Bus 9 bezüglich der Konfiguration
des EEPROM 6 gescannt. Anhand eines bestimmten Headers wird das EEPROM erkannt.
Datenregister, die spezifisch für den VGA-Controller 1 sind, werden in einem bestimmten
Bereich des BIOS 8 gespeichert. FPID (Flat Panel Identification) oder PAID (Panel Adapter
Identification) sind 32-Bit-Indices, die auf dem EEPROM 6 auf dem Displayadapter 4
gespeichert werden. Die Datensätze im Register werden durch FPID oder PAID gewählt.
Dabei liest das BIOS 8 zunächst die FPID. Wenn diese größer als 0 ist, wird die Tabelle
auf die richtige Eintragung hin untersucht. Wenn vorhanden, wird diese dann in das BI-OS
8 kopiert. Falls dagegen entweder das FPID nicht definiert ist oder keine Eintragung
in dem Bereich gefunden wird, wird stattdessen das PAID benutzt. Dieser Mechanismus
implementiert, dass spezielle Panelsettings auch bearbeitet werden können, wenn kein
Standardkabel eingesetzt wird. Das Ende der Datenpakete in dem EEPROM 6 des Displayadapters
4 muss durch eine spezielle Identifikation markiert werden.
Eine mögliche Realisierung des Displayadapters ist in Fig. 3 in einer perspektivischen
Ansicht gezeigt. Dabei ist der Displayadapter als eigenständige Karte auf einem Printed
Circuit Board (PCB) aufgebaut. Die auf dem PCB vorgesehenen Schnittstellen 12,13 zur
Graphikkarte 2 bzw. zur Anzeigevorrichtung 5 sind jeweils als Verbindungen zu einem
Flachbandkabel ausgeführt. Mit einer Steckverbindung 16 wird das Flachbandkabel 3 mit
der Graphikkarte verbunden, mit dem Panelstecker 15 das Flachbandkabel 14 mit dem
jeweiligen Panel. Der LVDS-Empfänger 21 und das EEPROM 6 sind als integrierte Bausteine
auf dem PCB angeordnet. Der Backlight-Anschluss 23 ist hier als separater Kabelbaum
ausgeführt. Es könnte aber selbstverständlich auch eine Integration in das Kabel
14 vorgesehen sein. Während des Betriebs umschließt den Displayadapter 4 eine
entsprechende Gehäusung, die aber der Übersichtlichkeit halber in dieser Abbildung
nicht dargestellt ist.
Selbstverständlich kann der in Fig. 3 gezeigte Displayadapter 4 auch anders ausgeführt
sein. Vorteilhaft ist jedoch in jedem Falle, wenn er als separates und nachträglich zuschaltbares
Modul aufgebaut ist, welches über zwei Steckerleisten zwischen den Computer
und die Anzeigevorrichtung geschaltet werden kann. Dadurch wird eine spätere
problemlose Nachrüstung bestehender Anzeigesysteme mit einem erfindungsgemäßen
Displayadapter ermöglicht.