面板自刷新后的时序重新同步方法
阅读说明：本技术 面板自刷新后的时序重新同步方法 (Timing sequence resynchronization method after panel self-refreshing ) 是由 郭思尧 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种面板自刷新后的时序重新同步方法,应用于发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步。时序重新同步方法包含下列步骤：(a)当面板需离开自刷新状态时,启动时序重新同步；(b)等待接收端信号的下降沿；(c)决定时序重新同步的时序重新同步策略；(d)接收端信号根据时序重新同步策略输出下一帧；(e)判断接收端信号与发送端信号的垂直空白区间是否彼此对齐；以及(f)若步骤(e)的判断结果为是,则结束时序重新同步。(The invention discloses a timing sequence resynchronization method after panel self-refreshing, which is applied to timing sequence resynchronization between a signal at a sending end and a signal at a receiving end. The timing resynchronization method comprises the following steps: (a) when the panel needs to leave the self-refreshing state, the timing sequence is started to be resynchronized; (b) waiting for the falling edge of the signal of the receiving end; (c) determining a timing resynchronization strategy for timing resynchronization; (d) the receiving end signal outputs the next frame according to the timing sequence resynchronization strategy; (e) judging whether vertical blank intervals of a receiving end signal and a sending end signal are aligned with each other or not; and (f) if the judgment result in the step (e) is yes, ending the timing resynchronization.)
技术领域
本发明是与时序重新同步(Timing resynchronization)有关，尤其是关于一种面板自刷新后的时序重新同步方法。
背景技术
请参照图1，图1为常见的嵌入式显示埠(embedded DisplayPort,eDP)系统架构1的示意图。若以常见的笔记型电脑为例，嵌入式显示埠系统1的发送端(Source)TX可以是图形处理器(Graphics Processing Unit)GPU且其接收端(Sink)RX可以是时序控制器(Timing Controller)TCON。时序控制器TCON还包含远端帧缓冲器(Remote Frame Buffer)RFB并耦接面板(包含显示驱动IC)PL，但不以此为限。
一般而言，当面板PL完成自刷新动作之后，接收端信号与发送端信号的帧时序(Frame timing)并不同步，故需进行重新同步(Resynchronization)动作将接收端信号与发送端信号的垂直空白区间(Vertical blanking)彼此对齐，以使接收端信号与发送端信号的帧时序彼此同步。然而，在进行时序重新同步的过程中，也可能造成发送端信号中的某些帧遗失而未出现于接收端信号中，例如图2的第六帧F6。
如图2所示，接收端信号通常会以调整其帧率(Frame rate)、垂直空白区间(Vertical blanking)或总垂直时间(Total vertical time)等方式来实现时序重新同步。
例如，在时序重新同步过程中，接收端信号可采用一固定比例k％来加大总垂直时间，如公式1所示：
接收端信号的总垂直时间Sink_Vtotal＝发送端信号的总垂直时间Source_Vtotal*(1+k％) (公式1)
若接收端信号最多需要发送端信号的N个帧来完成彼此之间的重新同步，则N＝100/k。
需说明的是，当接收端信号输出的帧率高于该面板所支援的最高帧率时，很可能会导致一个帧内的充电时间不足；当接收端信号输出的帧率低于该面板所支援的最低帧率时，很可能会导致一个帧内的放电过多而造成画面闪烁(Flicker)。因此，为了避免上述问题产生，在时序重新同步的过程中，接收端信号输出至面板显示驱动IC的帧率仍须符合该面板所支援的最低帧率与最高帧率的限制。
此外，在时序重新同步的过程中，若接收端信号是采用缩短垂直空白区间(Vertical blanking)的方式，也需符合系统所支援的最短垂直空白区间的条件；若接收端信号是采用缩短垂直启动区间(Vertical active)的方式，则也需符合系统所支援的最高像素时钟(Pixel clock)的条件。
在实际应用中，发送端信号在时序重新同步的前后不一定是从低帧率变为高帧率(例如从40Hz至60Hz)，也可能从高帧率变为低帧率(例如从60Hz至40Hz)，或在重新同步前后维持相同帧率(例如维持60Hz不变)，端视实际情况而定。
需说明的是，由于上述关于时序重新同步的各项限制均相当重要，若同时考量上述各项限制的情况下，很可能会导致时序重新同步花费过长的时间(亦即完成时序重新同步所需发送端传送的帧数过多)。
若面板的延伸显示识别数据(Extended Display Identification Data,EDID)列出其支援的频率范围为40Hz至60Hz，则其实际可支援的帧率范围通常只比40Hz至60Hz的范围再稍宽一点(例如37Hz至63Hz的范围)。
在实际应用中，若接收端由自刷新至时序重新同步的过程中需从高帧率(例如60Hz)降至低帧率(例如40Hz)，一旦接收端采用加大垂直空白区间或总垂直时间的方式进行时序重新同步，很可能会遇到帧率无法继续下降低于37Hz的限制，因而造成时序重新同步所需发送端传送的帧数过多(例如公式1中取k＝8，则最多需要发送端传送13帧才能完成重新同步)，导致其效率不佳。上述问题仍亟待克服。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种面板自刷新后的时序重新同步方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
本发明所提出的面板自刷新后的时序重新同步方法，适用于变频架构下的时序控制器，可使发送端(Source)与接收端(Sink)时序重新同步过程所需的帧数降至最低，由以提升面板自刷新的反应速度，避免由于时序重新同步过程中的帧率降低导致面板显示动态画面时失去连续性，也可符合实务上发送端在重新同步期间可传送至接收端的帧数限制。
依据本发明的一具体实施例为一种面板自刷新后的时序重新同步方法。于此实施例中，时序重新同步方法是应用于发送端(Source)信号与接收端(Sink)信号之间的时序重新同步。时序重新同步方法包含下列步骤：(a)当面板需离开自刷新状态时，启动时序重新同步；(b)等待接收端信号的下降沿；(c)决定时序重新同步的时序重新同步策略；(d)接收端根据时序重新同步策略输出下一帧；(e)判断接收端信号与发送端信号的垂直空白区间是否彼此对齐；以及(f)若步骤(e)的判断结果为是，则结束时序重新同步。
于一实施例中，时序重新同步方法还包含下列步骤：(g)若步骤(e)的判断结果为否，判断发送端信号的像素时钟(Pixel clock)是否改变。
于一实施例中，若步骤(g)的判断结果为是，则回到步骤(b)。
于一实施例中，若步骤(g)的判断结果为否，则回到步骤(d)。
于一实施例中，步骤(e)是根据接收端信号的上升沿与发送端信号的上升沿彼此对齐来判定接收端信号与发送端信号的垂直空白区间彼此对齐。
于一实施例中，步骤(e)是根据接收端信号的下降沿与发送端信号的下降沿彼此对齐来判定接收端信号与发送端信号的垂直空白区间彼此对齐。
于一实施例中，步骤(a)是于接收到自刷新停止封包时得知面板需离开自刷新状态。
于一实施例中，步骤(c)是在满足关于面板的多个必要限制条件的前提下，决定时序重新同步策略，以将完成时序重新同步所需的帧数降至最低。
于一实施例中，该多个必要限制条件包含：满足面板所支援的最高帧率(Framerate)、最低帧率、最小垂直空白区间(Vertical blanking)及最高像素时钟(Pixelclock)。
于一实施例中，步骤(c)包含计算至少一时序重新同步参数。
于一实施例中，该至少一时序重新同步参数包含：在完成时序重新同步的过程中，发送端信号所需传送的帧数、垂直空白区间的长度、垂直启动区间的长度及帧率。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为常见的嵌入式显示埠(eDP)系统架构的示意图。
图2为发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步过程的时序图。
图3为本发明的一具体实施例中的时序重新同步方法的流程图。
图4A至图4C分别为当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，完成时序重新同步所需发送端信号传送的帧数为1至3的时序图。
图5A至图5C分别为当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，完成时序重新同步所需发送端信号传送的帧数为1至3的时序图。
主要元件符号说明：
S10～S22 步骤
1 嵌入式显示埠(eDP)系统架构
GPU 图形处理器
TCON 时序控制器
PL 面板
TX 发送端
RX 接收端
RFB 远端帧缓冲器
F1～F7 第一帧～第七帧
T1～T2 第一时间～第二时间
x 进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿的区间长度
y 进入时序重新同步后第一帧发送端信号的上升沿至接收端信号的下降沿的区间长度
a 发送端垂直启动区间
b 发送端垂直空白区间
A 接收端垂直启动区间
B 接收端垂直空白区间
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
依据本发明的一具体实施例为一种时序重新同步方法。于此实施例中，时序重新同步方法是应用于面板自刷新，用以在最少的帧数内实现发送端(Source)与接收端(Sink)之间的时序重新同步，但不以此为限。
请参照图3，图3绘示此实施例中的时序重新同步方法的流程图。如图3所示，接收端信号与发送端信号之间的时序重新同步方法可包含下列步骤：
步骤S10：接收到自刷新停止封包时，开始时序重新同步；
步骤S12：等待接收端信号的下降沿(Falling edge)；
步骤S14：决定时序重新同步策略(计算时序重新同步参数)；
步骤S16：接收端根据时序重新同步策略输出下一帧；
步骤S18：判断接收端信号与发送端信号的上升沿(Rising edge)/下降沿(Falling edge)是否彼此对齐；
若步骤S18的判断结果为是，代表接收端信号与发送端信号的间的时序重新同步已完成，故该方法执行步骤S20，结束时序重新同步；
若步骤S18的判断结果为否，代表接收端信号与发送端信号的间的时序重新同步尚未完成，则该方法执行步骤S22：判断发送端的像素时钟(Pixel clock)是否改变；
若步骤S22的判断结果为是，则该方法重新回到步骤S12；以及若步骤S22的判断结果为否，则该方法重新回到步骤S16。
于步骤S14中，本发明的时序重新同步方法欲于满足至少下列各项限制的前提下，有效地将完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步所需的帧数降至最少：
(1)满足面板所支援的最高帧率与最低帧率；
(2)满足系统所支援的最小垂直空白区间(Vertical blanking)；以及
(3)满足系统所支援的最高像素时钟(Pixel clock)。
于步骤S14中，本发明的时序重新同步方法使用一致的计算方法将至少下列各项参数纳入考虑后决定至少下列策略：
(1)在完成时序重新同步的过程中，发送端信号所需传送的帧数；
(2)在时序重新同步过程中的垂直空白区间(Vertical blanking)与垂直启动区间(Vertical active)的长度；以及
(3)在时序重新同步过程中的帧率(无论发送端信号的帧率为最高帧率或最低帧率，均已列入考虑)。
如步骤S22所示，在时序重新同步过程中，即使发送端信号的像素时钟(Pixelclock)改变(亦即嵌入式显示埠(eDP)发送端送出的MSA数据中的M/N值改变)，接收端信号仅需重新计算决定新的时序重新同步策略即可因应之。
于实际应用中，时序重新同步策略可包括调整垂直空白区间的长度或调整接收端输出信号的像素时钟(相当于调整垂直启动区间的长度)，但不以此为限。
接下来，将分别针对适用于接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率的条件以及适用于接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率的条件的不同方法进行说明。
方法1(适用于时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时)
请参照图4A至图4C，图4A至图4C分别绘示当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，完成时序重新同步所需发送端信号传送的帧数为1至3的时序图。
如图4A所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，若发送端信号仅需传送1帧即可顺利完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B且B＝x+b，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
如图4B所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送2帧以完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，并且A+2B＝x+a+2b，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
如图4C所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送3帧才能完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，并且2A+3B＝x+2a+3b，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
以此类推，当时序同步过程中接收端信号的帧率小于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送N帧(N为正整数)才能完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，故可得到公式2：
(N-1)A+NB＝x+(N-1)a+Nb (公式2)
其中，x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
方法2(适用于时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时)
请参照图5A至图5C，图5A至图5C分别绘示当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，完成时序重新同步所需发送端信号传送的帧数为1至3的时序图。
如图5A所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，若发送端信号仅需传送1帧即可顺利完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，并且A+B＝x，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
如图5B所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送2帧以完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，并且2A+2B＝x+a+b，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
如图5C所示，当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送3帧才能完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，并且3A+3B＝x+2a+2b，其中x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
以此类推，当时序同步过程中接收端信号的帧率大于发送端信号的帧率时，若发送端信号需传送N帧(N为正整数)才能完成发送端信号与接收端信号之间的时序重新同步，则可得到接收端信号的同步策略为将垂直空白区间的长度调整为B以及将接收端信号的垂直启动区间的长度调整为A，故可得公式3：
N(A+B)＝x+(N-1)(a+b) (公式3)
其中，x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿之间的区间长度。
需注意的是，针对上述方法1，进一步详细说明如下：
对上述方法1而言，虽然在时序重新同步期间，接收端信号的帧率会小于发送端信号的帧率，但接收端信号的帧率仍不能低于面板所容许的最低帧率，亦即接收端信号的帧率并非无下限。根据上述公式2可推导得到公式4如下：
其中，Sink_VTotal代表接收端信号的总垂直时间；Source_VTotal代表发送端信号的总垂直时间；Sink_VActive代表接收端信号的垂直启动区间；Source_VActive代表发送端信号的垂直启动区间。
此外，在欲降低接收端信号帧率(增加总垂直时间)时，可通过加大其垂直空白区间或垂直启动区间的长度来实现。然而，由于调整接收端信号的垂直启动区间会使得接收端信号使用与发送端信号不同的像素时钟，并未提供任何明显的优点或功效，因此，本发明较佳是采用加大接收端信号的垂直空白区间的长度(亦即B)，而让接收端信号的垂直启动区间Sink_VActive与发送端信号的垂直启动区间Source_VActive相等(亦即A＝a)。
其中，x为进入时序重新同步后第一帧接收端信号的下降沿至发送端信号的下降沿的区间长度。由公式5可知此条件下的时序同步策略为加大垂直空白区间Sink_VBlank，增加的长度为x/N，亦即当时序同步过程中发送端所送出的帧数N越少，为完成时序同步所需增加的垂直空白区间长度越大。
需注意的是，针对上述方法2，进一步详细说明如下：
对上述方法2而言，虽然在时序重新同步期间，接收端信号的帧率会大于发送端信号的帧率，但接收端信号的帧率仍不能高于面板所容许的最高帧率，亦即接收端信号的帧率并非无上限。根据上述公式3可推导得到公式6如下：
于实际应用中，方法2还可进一步分为方法2(a)与方法2(b)，说明如下：
方法2(a)：仅缩短接收端信号的垂直空白区间的长度(亦即B)，仍维持接收端信号与发送端信号的垂直启动区间的长度相等(亦即A＝a)，如公式7所示：
其中，y为进入时序重新同步后第一帧发送端信号的上升沿至接收端信号的下降沿的区间长度。由公式7可知此条件下的时序同步策略为缩短垂直空白区间Sink_VBlank，减少的长度为(b+y)/N，亦即当时序同步过程中发送端所送出的帧数N越少，为完成时序同步所需减少的垂直空白区间长度越大。需注意的是，接收端信号的垂直空白区间的长度B不能小于系统容许的最小垂直空白区间。
方法2(b)：缩短接收端信号的总垂直时间的长度(亦即A+B)，亦即同时调整接收端信号的垂直启动区间的长度A与接收端信号的垂直空白区间的长度B，如公式8所示：
由公式8可知此条件下的时序同步策略为缩短垂直总区间Sink_VTotal，减少的长度为(b+y)/N，亦即当时序同步过程中发送端所送出的帧数N越少，为完成时序同步所需减少的垂直总区间长度越大。需注意的是，当接收端信号的垂直启动区间的长度A缩短时，需要较高的像素时钟，但不能高于时序控制器(TCON)容许的最高像素时钟。
相较于现有技术，本发明提出的面板自刷新后的时序重新同步方法可适用于变频架构下的时序控制器，不仅能使发送端与接收端的时序重新同步过程所需的帧数降至最低，由以提升面板由自刷新状态回到即时显示状态的反应速度，还能避免由于时序重新同步过程中的发送端帧率降低导致面板显示动态画面时失去连续性，也可符合实务上发送端在重新同步期间可传送至接收端的帧数限制。
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