{"id":562,"date":"2011-06-12T21:58:32","date_gmt":"2011-06-12T19:58:32","guid":{"rendered":"http:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=562"},"modified":"2011-08-15T14:27:15","modified_gmt":"2011-08-15T12:27:15","slug":"display","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.brennecke.org\/?page_id=562","title":{"rendered":"Display – Meine ersten Erfahrungen mit LVDS"},"content":{"rendered":"

Zur\u00fcck zur Hauptseite<\/a><\/p>\n

Das Display war eine besondere Herausforderung. Nun ist es nat\u00fcrlich einfach, eine ganz normale Kette von der Hauptplatine \u00fcber einen DVI-Grafikausgang zum Display aufzubauen, aber man hat dann eine Menge Bauteile verwendet, die man eigentlich einsparen kann. Ich hatte zun\u00e4chst genau so vorgehen wollen und deshalb ein kleines Board bei ebay ersteigert, das einfache Displays zu echten Monitoren aufwerten kann. Die folgenden Bilder zeigen die Platine mit VGA- und DVI-Eingang, das Inverterboard zum Betrieb der Hintergrundbeleuchtung und eine Platine mit Schaltern, mit denen man das OSD-Men\u00fc erreichen kann. Das LVDS-Kabel zum Anschluss an das Display befindet sich auf dem Bild bereits in Bearbeitung.<\/p>\n

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Zum Einsatz kam von dem allem aber nichts au\u00dfer einer H\u00e4lfte des mitgelieferten LVDS-Anschlusskabels f\u00fcr den Monitor. Denn ich hatte entdeckt, dass meine Hauptplatine den direkten Anschluss eines Displays per LVDS erlaubt, wenn auch nicht ganz offiziell.<\/p>\n

LVDS steht f\u00fcr Low Voltage Differential Signalling und bedeutet eine Methode, vom Grafikchip aus direkt ohne Umwege \u00fcber Standardbuchsen ein Display anzusteuern. Praktisch alle Notebookdisplays werden auf diese Weise angesteuert; man spart sich damit ein paar Bauteile und Konvertierungen. Die Bilder zeigen das auf LED-Beleuchtung umgebaute Display und die 30-polige LVDS-Buchse.<\/p>\n

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Ich hatte bereits in meinen ersten Internetrecherchen zum Intel-Board erfahren, dass es zwar eine solche LVDS-Option zum direkten Ansteuern von Displays besitzt, diese aber von Intel nicht freigeschaltet sind. Man muss schon Systemintegrator sein, um an die ben\u00f6tigten Werkzeuge zu kommen. Und tats\u00e4chlich haben sich offenbar knappe zwei Jahre die Bastler die Z\u00e4hne an dieser Funktion ausgebissen.<\/p>\n

Ich hingegen hatte lange genug gewartet, denn w\u00e4hrend meiner inzwischen l\u00e4nglichen Internet-Recherche stie\u00df ich in einem Forum auf folgenden Eintrag, datiert von Mitte April 2011:<\/p>\n

Ich weiss wie man die LVDS Einstellungen im BIOS freischalten kann. … Wer interesse hat wie man die LVDS einstellungen freischalten kann, der kann mir eine EMail schreiben an …<\/p><\/blockquote>\n

Ich nutzte die Mailadresse und hatte nur einen Tag sp\u00e4ter ein kleines Programm samt Beschreibung in meiner Mailbox – Danke! Das Programm funktioniert unter DOS – wann hatte ich zuletzt einen DOS-Prompt gesehen? Aber es gab da noch den kleinen USB-Stick, den ich fr\u00fcher f\u00fcr BIOS-Updates genutzt hatte, und er leistete mir auch diesmal treue Dienste. Das Programm selbst war schnell aufgerufen, und tats\u00e4chlich hatte ich nach nur f\u00fcnf weiteren Minuten die LVDS-Option im BIOS-Setup freigeschaltet. Daf\u00fcr verliert man die M\u00f6glichkeit, per DVI-Stecker ein digitales Display anzuschlie\u00dfen, aber das war hier ohnehin nicht erforderlich.<\/p>\n

LVDS-Anschl\u00fcsse und Kabel<\/h3>\n

Die folgenden Bilder zeigen die Stecker f\u00fcr den LVDS-Anschluss (rechts) und den Inverter (links) zur Ansteuerung der Kaltkathodenr\u00f6hren.<\/p>\n

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Die LVDS-Option bedeutete noch ein paar mehr M\u00fchen, denn der Stecker, den das Board hierzu anbietet, ist zwar Industrienorm, jedoch kann man ihn nicht beim Elektronikladen um die Ecke einkaufen und aufgrund seines filigranen Aufbaus schon gar nicht von Hand konfigurieren. Bei einem Spezialversand wurde ich f\u00fcndig, und nach einer freundlichen Beratung erfuhr ich, dass ich f\u00fcr Stecker und Kabel teuer bezahlen w\u00fcrde m\u00fcssen. Nun gut, der Auftrag wurde erteilt, und das fertig konfektionierte Kabel kam nach zwei Wochen per Post.<\/p>\n

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Wie bereits erw\u00e4hnt, wurde das Display bereits mit einer LED-Beleuchtung ausger\u00fcstet, so dass ein spezielles Inverterboard nicht mehr ben\u00f6tigt wird. Dieses Board hat aber noch ein paar weitere Aufgaben. W\u00e4hrend ich auf eine Helligkeitsregelung verzichten konnte, sollte das Display aber zumindest abschaltbar sein. Dazu existiert eine spezielle Leitung am Inverter-Stecker, \u00fcber die man einen Transistor zum Ein- und Ausschalten steuern kann.<\/p>\n

Einatmen und Ausatmen – die Standby-LED<\/h3>\n

Da f\u00fcr die Steuerung der Hintergrundbeleuchtung ohnehin eine kleine Platine erforderlich war, entschloss ich mich, auf dieser Platine gleich noch die Steuerung f\u00fcr den Schlafmodus des Computers unterzubringen. PCs zeigen diesen Schlafmodus meist durch hektisches Blinken an, was gar nicht sehr nach Schlaf aussieht. Macs hingegen dimmen die Kontrolleuchte in langsamen Intervallen vergleichbar mit einem ruhigen Atmen. Die Betriebs-LED des iMac findet sich im Displayrahmen.<\/p>\n

Es stellte sich nach kurzer Recherche heraus, dass diese Funktion sehr einfach nachzubauen war. Ich ben\u00f6tigte dazu meinen Vordiplomskenntnisse in Elektrotechnik und einen L\u00f6tkolben. Daraus entstand die folgende Schaltung:<\/p>\n

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Diese Schaltung nutzt die Versorgungsspannung der Hintergrundbeleuchtung (12 Volt) und die auch im Standby-Zustand vorhandene Spannungsversorgung auf einer der \u00e4u\u00dferen USB-Buchsen. Wenn der Rechner eingeschaltet ist, wird die LED dauerhaft mit Strom versorgt. Befindet er sich im Standby, wird sie durch den Sinusgenerator im linken Teil des Bildes mit einem auf- und abschwingenden Strom versorgt, was dem „Atmen“ der Mac-Computer entspricht.<\/p>\n

Au\u00dferdem findet sich auf der Platine rechts eine Drei-Transistor-L\u00f6sung zum Ein- und Ausschalten der Hintergrundbeleuchtung und f\u00fcr eine rudiment\u00e4re Helligkeitsregelung, die wie in alten Zeiten mit einem Potentiometer, also einem Handregler funktioniert. Das Potentiometer lugt zwischen Netzspannungseingang und Audioausgang hinten aus dem Ger\u00e4t heraus und war, wie sich herausstellte, sehr n\u00fctzlich.<\/p>\n

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Ich hatte zun\u00e4chst einen handgezeichneten Schaltplan erstellt – zun\u00e4chst hatte ich gedacht, dass man so etwas heute problemlos digital erstellt und mich daher auf die Suche nach einem passenden Mac-Programm begeben. Aber f\u00fcr so eine einfache Aufgabe schien der Hecht „Eagle“ ein paar Nummern zu gro\u00df. ConceptDraw bietet nur Transistoren, aber keine Widerst\u00e4nde und Kondensatoren. Und wenn man sie sich dann m\u00fchsam von hand gezeichnet hat, stellt man fest, dass die Software ungern Linien miteinander verbindet. Mit solve-elec kam ich ebenfalls nicht zurecht. Vielleicht hat ja jemand einen besseren Vorschlag.<\/p>\n

Im MacUser-Forum<\/a> erhielt ich unerwartete Hilfe. Der User „santigua“ hat sich die M\u00fche gemacht, den Schaltplan in Eagle zu zeichnen. Jetzt steht einer Serienproduktion des Boards nichts mehr im Wege. Ganz herzlichen Dank daf\u00fcr!<\/p>\n

Die Platine findet ihren Platz an der Seite des Tr\u00e4gers f\u00fcr DVD-Laufwerk und Festplatte. Das zweite Bild zeigt den USB-Anschluss, \u00fcber den die 5-Volt-Betriebsspannung bezogen wird.<\/p>\n

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Verbinden von LVDS-Board und LVDS-Display<\/h3>\n

Die Steckerbelegung von LVDS ist nicht genormt; praktisch jeder Hersteller kocht hier sein eigenes S\u00fcppchen. Daher war ein exaktes Studium der Unterlagen von Intel und Samsung erforderlich. Beide verwenden f\u00fcr die Signalleitungen auch noch unterschiedliche Bezeichnungen, aber nach einer Weile erkennt man deren grunds\u00e4tzliche Bedeutung und kann sie zuordnen.<\/p>\n

Bevor Display und Board miteinander verbunden werden k\u00f6nnen, muss zun\u00e4chst der iMac-Wendehals ge\u00f6ffnet werden. Alle Kabel vom Display zur Kuppel werden hier durchgef\u00fchrt, und leider muss das Display komplett neu verkabelt werden. Um St\u00f6rungen zu vermeiden, sollten hierf\u00fcr abgeschirmte, verdrillte Kabel benutzt werden. Ich habe daf\u00fcr ein Original-DVI-Kabel seziert, die Stecker abgeschnitten und die Kabel extrahiert. Bei einem Zweimeterkabel erh\u00e4lt man genug einzelne Kabel f\u00fcr diesen Zweck.<\/p>\n

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Das eigentliche \u00d6ffnen des Halses sieht komplex aus, ist es aber nicht. Eine Beschreibung zum \u00d6ffnen samt der dazu notwendigen Werkzeuge fand ich hier<\/a> (tolle Seite f\u00fcr Bastler). Die Abschirmung der einzelnen Kabel habe ich als Masseleitung benutzt, das verringert die Anzahl der ben\u00f6tigten Kabel.<\/p>\n

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Es lohnt sich, hier sehr sorgf\u00e4ltig zu arbeiten und jede Kabelverbindung mit Schrumpfschlauch zu sichern. Die Kabell\u00e4nge betr\u00e4gt etwa 80 Zentimeter mit zwei L\u00f6tstellen, und da ist jede zus\u00e4tzliche St\u00f6rung unerw\u00fcnscht und f\u00fchrt m\u00f6glicherweise zu Bildst\u00f6rungen.<\/p>\n

Leider fehlten dem verwendeten LVDS-Stecker die Kabel f\u00fcr die digitalen Displayinformationen (EDID) – das erforderte die Eingabe mehrerer Parameter im BIOS. Es scheint vor allem wichtig zu sein, die korrekte Aufl\u00f6sung und den Pixeltakt zu spezifizieren, damit das Display korrekt angesteuert wird. Ich scheine das bereits beim ersten Mal intuitiv richtig gemacht zu haben, denn die bei falschen Daten entstehenden Probleme wurden mir erst bei einem sp\u00e4teren Projekt<\/a> richtig bewusst.<\/p>\n

Der erste Anschluss verlief dann vielversprechend: Nachdem ich das BIOS angepasst und ungef\u00e4hr 70 Kabel miteinander verl\u00f6tet hatte, war auf dem Bildschirm sofort das BIOS-Startbild zu sehen. Die kompletten EDID-Informationen konnte man im BIOS manuell nachtragen; allerdings habe ich nicht ausprobiert, ob alle Parameter bei einem digitalen Display tats\u00e4chlich erforderlich sind, weil sie doch sehr analoge Informationen beschreiben.<\/p>\n

Erster Start des LVDS-Displays<\/h3>\n

Der Start des Mac-Betriebssystems war dann etwas ern\u00fcchternder. W\u00e4hrend das graue Apple-Logo noch zu sehen war, blieb beim Umschalten zum normalen Mac OS der Bildschirm komplett grau. Ein extern an VGA angeschlossener Bildschirm funktionierte hingegen. Das interne Display wurde nicht erkannt. Durch Installation einer Kernelerweiterung funktionierte dann die Erkennung. Wie erwartet konnte OS X die korrekten Monitordaten nicht auslesen, denn die n\u00f6tigen Kabel sind ja nicht vorhanden. Daher musste ich die korrekte Aufl\u00f6sung mit einer Software namens SwitchResX einstellen. Danach funktionierte der interne Monitor zufriedenstellend.\u00a0 Aber erst, nachdem ich die Helligkeit ein wenig herunter geregelt und die Kalibrierung des Bildschirms unter Mac OS durchgef\u00fchrt hatte, war ich mit der Darstellung zufrieden.<\/p>\n

Externer VGA-Monitor<\/h3>\n

Es ist nach wie vor m\u00f6glich, einen externen Monitor anzuschlie\u00dfen; ich hatte den VGA-Ausgang f\u00fcr diesen Zweck extra nach au\u00dfen gelegt. Allerdings haben die meisten GMA-Chips abseits von Apple eine unangenehme Eigenschaft: der voreingestellte Mirror-Modus, in dem beide Displays den gleichen Inhalt zeigen, funktioniert nicht. Hier half mir ein wenig Internet-Recherche – mit dem Kommandozeilen-Tool „mirror“<\/a> kann man den Modus zuverl\u00e4ssig abschalten, und dann funktionieren auch beide Monitore.<\/p>\n

Weiter geht’s mit den letzten Arbeiten und dem Fazit…<\/a><\/p>\n

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