定制觸摸顯示屏老化測試的改進(jìn)設(shè)計

張馨華

（陶朗分選技術(shù)(廈門)有限公司，福建廈門，361006）

0 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)化的不斷發(fā)展，產(chǎn)品以及相應(yīng)的制造設(shè)備和測試設(shè)備也不斷更新?lián)Q代，向更智能、更高效的方向發(fā)展。本文以定制觸摸顯示屏的老化測試為例，在原設(shè)計方案的基礎(chǔ)上提出四種改進(jìn)方式，以較少的驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動較多的定制屏，節(jié)約了投入成本卻大幅度提高了老化測試的效率。

1 原設(shè)計方案分析

原設(shè)計方案使用的定制觸摸顯示屏是TFT-LCD屏貼合觸摸屏的定制產(chǎn)品（以下簡稱為“定制屏”），組裝后整臺定制屏只有兩根引出線，一根為定制的20-pin兩端公頭DP(Display Port)線和一根普通的兩端公頭USB線，示意圖如圖1所示。由于下文會出現(xiàn)內(nèi)部接線順序不同的DP線，所以這里的DP線記為DP1，以示區(qū)分。這兩根引出線包含的信號類型如表1所示。

圖1 定制觸摸顯示屏示意圖

表1 定制觸摸顯示屏引出線包含的信號類型

原設(shè)計方案通過定制的測試機(jī)臺對定制屏進(jìn)行老化測試，每臺測試機(jī)臺僅能驅(qū)動一臺定制屏[2]，其整體硬件框圖如圖2所示。由于是定制產(chǎn)品，所以其內(nèi)部信號與標(biāo)準(zhǔn)DP線內(nèi)部信號不同，無法直接通過市面上售賣的DP分配器進(jìn)行分配。在這種設(shè)計方案下，測試機(jī)臺數(shù)量要等于待測的定制屏數(shù)量，如果待測的定制屏數(shù)量多的話，則會大大提高投入的成本。若預(yù)算有限，不想投入過多的測試機(jī)臺，只能考慮縮短老化測試時間或者減少定制屏數(shù)量，這種情況無法嚴(yán)格把關(guān)定制屏品質(zhì)，若出現(xiàn)退貨返工等情況，將造成巨大的損失，所以本文的設(shè)計方案應(yīng)運(yùn)而生。

圖2 原設(shè)計方案整體硬件框圖

2 改進(jìn)設(shè)計方案

針對原設(shè)計方案中出現(xiàn)的諸多問題，這里提供四種改進(jìn)設(shè)計方案，讀者可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，下面對各方案進(jìn)行詳述。

2.1 改進(jìn)設(shè)計方案一

在原設(shè)計方案中增加多路DP模塊和USB HUB，搭配相應(yīng)線材，便能同時驅(qū)動多臺定制屏，本方案的硬件框圖如圖3所示。本方案的工作原理可以理解為在無增強(qiáng)信號情況下進(jìn)行的并聯(lián)驅(qū)動[3]，整個系統(tǒng)最大的驅(qū)動能力取決于測試機(jī)臺的驅(qū)動能力。

圖3 改進(jìn)設(shè)計方案一硬件框圖

其中DP模塊和USB HUB為市面上常見產(chǎn)品。DP模塊為20-pin DP母口轉(zhuǎn)接20-pin加長母排針，單個DP模塊正視圖如圖4所示。根據(jù)測試機(jī)臺的驅(qū)動能力，并聯(lián)連接多個DP模塊組成多路DP模塊，連接方式如圖5所示。連接測試機(jī)臺和DP模塊的線材DP2為兩端公頭DP口且兩端接線順序一一對應(yīng)的定制線材，如圖6所示。

圖4 單個 DP模塊正視圖

圖5 DP模塊連接方式

圖6 DP2線材示意圖

這里舉例說明如何搭建整個測試系統(tǒng)。比如一臺測試機(jī)臺能夠同時驅(qū)動3臺定制屏，那么需要接入4個DP模塊，其中有一個DP模塊需要接入測試機(jī)臺的輸入信號，其余模塊則連接定制屏。另外，選擇帶有3口輸出的USB HUB即可，因為其本身帶有一根輸入USB線。再搭配相應(yīng)的電源及線材便可進(jìn)行測試使用。

2.2 改進(jìn)設(shè)計方案二

由于改進(jìn)設(shè)計方案一中測試機(jī)臺的造價、故障率及維護(hù)成本均高于一臺普通電腦，故本改進(jìn)方案使用普通電腦替換測試機(jī)臺。工作原理可以理解為將電腦畫面投屏給多臺顯示器，只是由于定制屏的引出線不是VGA或HDMI等電腦常見屏幕驅(qū)動接口，所以需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為了方便理解，下文將統(tǒng)一以VGA接口為例，HDMI等接口的驅(qū)動方式可通過舉一反三獲得。在此方案中，一臺電腦驅(qū)動單臺定制屏的硬件框圖如圖7所示，一臺電腦驅(qū)動多臺定制屏的硬件框圖如圖8所示。圖中VGA顯示器驅(qū)動板定義為VGA顯示器驅(qū)動板1，是為了與后續(xù)改進(jìn)方案中的驅(qū)動板進(jìn)行區(qū)分。VGA顯示器驅(qū)動板1的作用在于將電腦提供的VGA信號轉(zhuǎn)換為定制屏所需的LVDS顯示信號和背光源驅(qū)動信號[4]。本改進(jìn)設(shè)計方案的最大驅(qū)動能力取決于VGA顯示器驅(qū)動板1的驅(qū)動能力。

圖8 電腦驅(qū)動多臺定制屏的硬件框圖

圖7 電腦驅(qū)動單臺定制屏的硬件框圖

那么該如何選擇相應(yīng)的配件呢？以圖8為例，首先，電腦、電源、VGA顯示器驅(qū)動板、VGA線、多路DP模塊和USB HUB為市面上常見產(chǎn)品。在電腦的選擇上，普通配置的電腦即可滿足要求，只需要注意顯卡的分辨率要高于定制屏分辨率即可。根據(jù)定制屏所使用的液晶屏型號選擇相應(yīng)的VGA顯示器驅(qū)動板，若在市面上找不到能夠驅(qū)動對應(yīng)屏幕的VGA顯示器驅(qū)動板，則需要讀者自行開發(fā)。再根據(jù)驅(qū)動板引出線與定制屏的引出線的差異開發(fā)出轉(zhuǎn)接電路板，并搭配相應(yīng)的LVDS屏線和背光線。最后根據(jù)各部分電路的驅(qū)動能力計算最多能夠驅(qū)動的定制屏數(shù)量，選擇合適的多路DP模塊、USB HUB和電源，再搭配相應(yīng)的線材進(jìn)行使用。圖9是作者設(shè)計開發(fā)的轉(zhuǎn)接電路板。

圖9 轉(zhuǎn)接電路板

2.3 改進(jìn)設(shè)計方案三

改進(jìn)設(shè)計方案三和改進(jìn)設(shè)計方案四為改進(jìn)設(shè)計方案二的升級版設(shè)計方案，目的在于提升整個電路系統(tǒng)的驅(qū)動能力，驅(qū)動更多數(shù)量的定制屏。改進(jìn)設(shè)計方案三中新增的多路VGA分配器，一般是對VGA信號進(jìn)行了加強(qiáng)，使其有更強(qiáng)的驅(qū)動能力，所以本改進(jìn)設(shè)計方案的最大驅(qū)動能力取決于多路VGA分配器的驅(qū)動能力。多路VGA分配器為市面上常見的產(chǎn)品，常見的驅(qū)動路數(shù)一般為二路（1進(jìn) 2出），四路（1進(jìn) 4出），八路（一進(jìn)8出），十六路（一進(jìn)16出），三十二路（一進(jìn)32出），根據(jù)其驅(qū)動能力選擇使用單級驅(qū)動方式或多級驅(qū)動方式，下面分別對兩種驅(qū)動方式進(jìn)行詳述。

2.3.1 單級驅(qū)動方式

單級驅(qū)動方式如圖10所示，圖中僅使用一個多路VGA分配器，根據(jù)其驅(qū)動能力搭配相應(yīng)數(shù)量的VGA顯示器驅(qū)動板、轉(zhuǎn)接電路板、USB HUB、電源以及相應(yīng)的線材，便可同時驅(qū)動多臺定制屏。

圖10 單級驅(qū)動方式硬件框圖

2.3.2 多級驅(qū)動方式

如圖11中展示的是兩級多路VGA分配器級聯(lián)的設(shè)計方案，第一級的多路VGA分配器驅(qū)動第二級的多路VGA分配器，第二級的多路VGA分配器再各自驅(qū)動定制屏。例如這里采用的是八路VGA分配器，那么第一級的八路VGA分配器可以驅(qū)動第二級的八臺八路VGA分配器， 第二級的八臺八路VGA分配器一共可驅(qū)動64臺定制屏。使用其他路數(shù)的VGA分配器同理可得。根據(jù)VGA分配器的驅(qū)動能力，甚至可以達(dá)到三級、四級驅(qū)動。

圖11 多級驅(qū)動方式硬件框圖

2.4 改進(jìn)設(shè)計方案四

改進(jìn)設(shè)計方案四是將所有配件重新設(shè)計在一塊VGA顯示器驅(qū)動板內(nèi)，命名為VGA顯示器驅(qū)動板2，使得整個電路設(shè)計更加簡潔，其硬件框圖如圖12所示。由于VGA顯示器驅(qū)動板2是自行設(shè)計的，所以可以根據(jù)需求提升其驅(qū)動能力，無需受限于市售的多路VGA分配器的驅(qū)動能力。本改進(jìn)設(shè)計方案的最大驅(qū)動能力取決于多路VGA顯示器驅(qū)動板2的驅(qū)動能力。

圖12 改進(jìn)設(shè)計方案四硬件框圖

3 四種改進(jìn)設(shè)計方案對比

表2為四種改進(jìn)設(shè)計方案的對比。

表2 四種改進(jìn)設(shè)計方案對比

4 結(jié)束語

上述方案經(jīng)過多批次的定制屏老化測試驗證（一批次定制屏測試時間為24hrs），均未發(fā)現(xiàn)異常，已正式投入生產(chǎn)使用。本設(shè)計提出了四種高效的定制屏多路驅(qū)動改進(jìn)設(shè)計方案，一方面極大程度降低了定制屏老化測試中各種高昂的費(fèi)用支出，另一方面方便讀者根據(jù)實(shí)際需求選擇相應(yīng)的改進(jìn)方式，具有一定的推廣價值。