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jueves, 1 de enero de 2015

Fallas comunes con el DDC y las EEPROM en TV LED, LCD y Plasma, averías

La mayoría de los TV LED, TV LCD, TV Plasma y monitores modernos son compatibles con el estándar Plug & Play (Enchufar y Usar). Esta norma determina que cualquier dispositivo que se conecte a la PC debe suministrarle a ésta sus características, de manera tal que el sistema operativo, también compatible con Plug & Play, sea capaz de configurar en forma automática los controladores (drivers) necesarios y los parámetros de funcionamiento del nuevo dispositivo. Este procedimiento debe tener la menor intervención posible del usuario. La idea es simple, que el usuario pueda conectar cualquier dispositivo, PC, tableta / tablet, laptop, notebook, smartphone, celular inteligente, o cualquier otro dispositivo móvil con salida VGA, HDMI o DVI-D al monitor o TV LED, televisor LCD o TV Plasma y no tenga que realizar tediosas configuraciones.

Para que un monitor, TV LED, TV LCD o TV Plasma sea compatible con Plug & Play y capaz de identificarse cuando se lo conecta a la tarjeta de video de una PC o a la salida de video de cualquier dispositivo móvil, el único medio que tiene para enviarle datos a esta última son los conductores del cable que los une.

Es por ello que se desarrolló un canal de comunicaciones bidireccional que permite establecer un intercambio de datos digital entre la PC, a través del conector de la tarjeta de video, y el monitor. A éste se lo conoce con las siglas DDC (Display Data Channel – Canal de datos de la pantalla) y fue normalizado por VESA (Video Electronics Standards Association – Asociación de Normas Electrónicas de Video).

Este canal utiliza dos conductores del cable del monitor y está basado en el bus I2C, siendo totalmente compatible a nivel de señales con este último. Existen diferentes versiones del estándar con ciertas diferencias en el tipo de información que pueden proporcionar a la PC, como ser DDC1, DDC2B y DDC2Bi, entre otros. Sin embargo, los principios de funcionamiento y los problemas que puede presentar este subsistema son los mismos, independientemente de la versión del estándar.

Los datos que posee el monitor sobre sus parámetros de funcionamiento se conocen con el nombre EDID (Extended Display Identification Data – Datos extendidos de identificación de la pantalla).

En general, se almacenan en una memoria EEPROM serie, preparada para trabajar con el bus I2C, pues como dijimos anteriormente, el canal DDC está basado en este bus. En la gran mayoría de los casos, se utilizan las memorias 24LC21, pues están preparadas para trabajar con el canal DDC, sin embargo, podemos encontrarnos con otras clases de memorias serie compatibles con el bus I2C.

En los primeros monitores LCD TFT que incorporaban salidas tanto digitales como analógicas, era muy común encontrarnos con dos memorias que almacenan datos para el canal DDC, si los monitores proveían un conector VGA analógico y otro DVI-D. Una memoria contiene los datos DDC analógicos y la otra, los digitales. Es importante saber diferenciarlas, pues en esta clase de monitores era bastante frecuente que existan problemas de funcionamiento cuando se los utiliza con uno de los conectores y trabajan sin problemas con el otro. En tales casos, uno de los componentes a revisar es la memoria DDC del modo que no funciona.

El microcontrolador o microprocesador del monitor, TV LCD, TV LED o televisor Plasma es el encargado de administrar la comunicación de datos DDC de VESA entre el dispositivo que muestra imágenes y la tarjeta de video de la PC o el dispositivo móvil, a través de la interfaz VGA analógica convencional, la DVI-D o la HDMI. También se encarga de leer los datos correspondientes a DDC desde una memoria EEPROM. Es por ello que, en general, vamos a encontrar a las memorias cerca del microcontrolador o microprocesador.

No se deben confundir a las memorias EEPROM encargadas de almacenar los datos DDC con aquéllas destinadas a guardar los ajustes del usuario y el modo service. Generalmente, en los circuitos de los monitores, las vamos a encontrar identificadas con las siglas DDC.

El microcontrolador o microprocesador dedica dos patas que suelen incluir alguna de las siguientes denominaciones para hacer referencia a las clásicas SDA y SCL correspondientes a un bus I2C, según el fabricante:
·        DDC SDA y DDC SCL.
·        DD SDA y DD SCL.
·        DDC DATA y DDC CLK.

Mediante estas dos líneas, el microcontrolador o microprocesador se comunica con la memoria EEPROM encargada de almacenar los datos correspondientes al DDC.

Su funcionamiento al transmitir datos es compatible con el del bus I2C, pero es independiente del bus I2C utilizado generalmente para intercomunicar a los diferentes circuitos integrados de un monitor, pues establece un canal exclusivo. Los datos se transmiten mediante dos líneas que están presentes en dos pines del conector de la tarjeta de video y del monitor.

En el conector VGA analógico HD-15 ó Sub-D 15, el pin Nº 12 lleva los datos DDC (SDA), mientras que el Nº 14 se utiliza para el reloj DDC (SCL).

En el conector digital DVI-D, el pin Nº 7 lleva los datos DDC (SDA), mientras que el Nº 6 se utiliza para el reloj DDC (SCL).

En la memoria EEPROM DDC se almacenan un conjunto de datos referidos a las características del dispositivo capaz de mostrar imágenes en múltiples resoluciones y configuraciones: monitor, TV LED, TV LCD y televisor Plasma. Como los televisores modernos son básicamente monitores con sintonizadores, han heredado todos los mecanismos de configuración Plug & Play que anteriormente eran exclusivos de los monitores para PC. Estos datos vienen pregrabados por el fabricante, siendo éste el encargado de determinarlos para cada modelo de dispositivo reproductor de imágenes.

Entre otros datos, la memoria DDC almacena los siguientes:
·        Identificación del fabricante, la marca, el modelo y el nombre del monitor.
·        Número de serie del monitor.
·        Fecha de fabricación.
·        Características de la pantalla.
·        Niveles de soporte de los modos de ahorro de energía (Display Power Management Signaling (System) – Señales (o sistema) para administración de la energía de la pantalla).
·        Combinaciones de modos de trabajo soportados por el monitor (resoluciones, frecuencias de refresco y profundidad de colores).
·        Determinados parámetros de funcionamiento de cada uno de los modos de trabajo soportados.
·        Rangos de frecuencias horizontales y verticales en los que puede trabajar el monitor.

Como podemos observar de la lista de ítems mencionada anteriormente, se almacenan muchos parámetros críticos para el correcto funcionamiento del monitor, como son las diferentes frecuencias admitidas y los diversos modos de trabajo. Si esta información no es la correcta, se pueden generar muchos defectos que afecten la calidad de las imágenes en pantalla o los modos de trabajo disponibles para que el usuario pueda seleccionar en su PC, laptop, notebook, smartphone, tableta, tablet o dispositivo móvil con salida de audio y video.

De esta manera, cuando un dispositivo compatible con DDC de Plug & Play (Enchufar y Usar) detecta la conexión de un monitor, TV LED, TV LCD o TV plasma a través de la tarjeta de video o de su subsistema de salida de video en cualquiera de las interfaces que provea, el monitor o TV le transmite toda esta información. El sistema operativo del dispositivo que se conecta al monitor o al TV se configura para trabajar con este monitor o TV y con todos los modos que tiene disponibles.

Ahora bien, si existe algún problema en la comunicación entre la tarjeta de video y el monitor, o entre el microcontrolador y la memoria EEPROM que almacena los datos DDC, o bien esta última o sus componentes asociados no están funcionando como deben, se activarían modos de trabajo que no son los correctos y se podrían generar varios síntomas.

Debemos tener en cuenta que existen algunos microcontroladores los cuales incorporan en el mismo chip memorias EEPROM de muy buena capacidad que les permiten almacenar estos datos, sin tener que recurrir a circuitos integrados externos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, se utilizan memorias EEPROM externas.

Cualquiera de los problemas típicos que se producen cuando se cambia el modo de trabajo de un monitor o TV LED, TV LCD o TV Plasma a través de una laptop, notebook, computadora portátil ordenador portátil, smartphone, teléfono celular inteligente o cualquier otro dispositivo capaz de enviar video a un televisor o monitor puede tener su origen en la memoria EEPROM encargada de almacenar los datos DDC.

Es por ello, que ante problemas que puedan estar relacionados con el subsistema DDC, es conveniente verificar el correcto funcionamiento de esta memoria EEPROM y asegurarse de que es capaz de retener los datos. Si la memoria tiene problemas o ha perdido su contenido, debemos reemplazarla por una nueva y grabarle los datos correspondientes.

Cuando el TV o monitor y el dispositivo generador de audio y video son totalmente compatibles con Plug & Play (Enchufar y Usar), y esta última no puede detectar el modelo de TV o monitor que se encuentra conectado, es muy alta la probabilidad de tener problemas con la memoria EEPROM de DDC. Siempre es conveniente realizar la comprobación con una laptop, notebook, ultrabook o netbook conectada al monitor o TV para verificar que se detecte correctamente aunque sea la marca del fabricante del TV o monitor, para ver que datos DDC estén llegando correctamente.

Una forma sencilla de comprobar la memoria es usar una interfaz para su lectura utilizando una PC y comprobar si los datos que tiene grabados se corresponden con los indicados por el fabricante.

Debemos tener en cuenta que el contenido de la memoria EEPROM DDC es un conjunto de bytes, el cual el microprocesador o microcontrolador utiliza para devolverle la información requerida a la PC.
Ahora bien, leyendo el contenido no vamos a encontrar algo que se entienda a simple vista, ni debe ser el objetivo salvo que estemos intentando diseñar una nueva interfaz de comunicación DDC. Para solucionar los problemas, no vamos a necesitar comprender qué significado tiene cada uno de los bytes en las diferentes posiciones de la memoria DDC.

Por ejemplo, el contenido de la memoria EEPROM DDC del monitor Philips 107B CM24 GSIII está compuesto por 128 bytes y se muestra en la Fig. 1.
00
FF
FF
FF
FF
FF
FF
00
41
0C
2B
79
01
00
00
00
1B
09
01
02
68
20
18
B9
E8
00
B8
A0
57
49
9B
26
10
48
4C
AD
EF
80
45
59
61
59
81
59
81
8F
81
99
71
4F
A9
4A
D1
40
E7
10
80
C0
20
E0
14
10
38
38
13
00
3C
ED
10
00
00
18
00
00
00
FC
00
50
48
49
4C
49
50
53
20
31
30
37
42
0A
00
00
00
FF
00
20
54
59
20
20
31
32
33
34
35
36
0A
20
00
00
00
FD
00
32
A0
1E
5C
17
00
0A
20
20
20
20
20
20
00
2D
Fig. 1. Ejemplo del contenido, en hexadecimal, de una memoria EEPROM DDC de un monitor.

Examinando a simple vista todos los números en hexadecimal presentados en la Fig. 1, es muy difícil sacar conclusiones sobre las características del monitor que pueden estar almacenadas en la memoria EEPROM DDC.

Sin embargo, una de las características que se encuentran almacenadas en esa jungla de bytes es la parametrización de cada modo de trabajo del monitor.

Por ejemplo, la PC puede saber a través de DDC que el monitor acepta las siguientes tres frecuencias de refresco para el modo
1024
´ 768 pixels:
·        60 Hz.
·        70 Hz.
·        75 Hz.

Si el contenido de esta memoria EEPROM se pierde o se altera, en vez de especificarle a la PC las frecuencias de refresco mencionadas anteriormente, podría indicarle que es capaz de trabajar con una de 100 Hz.

De seleccionarse esta última para el modo de 1024 ´ 768 pixels, se van a ver múltiples imágenes en la pantalla sin sincronismo vertical y se podrían generar daños en el monitor al recibir desde la tarjeta de video de la PC señales de mayores frecuencias para las cuales está preparado trabajar.

La mencionada es una falla bastante probable con el paso del tiempo y cuando no se utilizan componentes de calidad al fabricar los monitores (algo que es muy común para poder abaratar costos y con el objetivo que los usuarios los cambien por uno nuevo cada menos de 2 años).

Una forma sencilla de darnos cuenta de este problema es verificando las opciones que nos habilita el sistema operativo si la marca y el modelo del monitor están correctamente configurados en éste. Estas opciones las debemos comparar con las especificaciones del fabricante.

Además de estas especificaciones, se incluyen detalles específicos de cada uno de los modos en los cuales el monitor es capaz de trabajar. Como por ejemplo, las relaciones entre la resolución horizontal y vertical (conocida como aspect ratio) para que un círculo se vea como tal en todos los modos de trabajo y no aparezca como un óvalo al pasar de uno a otro.

Algunos microprocesadores o microcontroladores se encargan de verificar que el contenido de la memoria EEPROM DDC sea válido y en caso que no sea así, no arrancan o muestran un mensaje de error en pantalla en un modo de trabajo estándar que no traiga problemas, como ser 640 ´ 480 (la antigua norma VGA).

La técnica es muy sencilla, pues se almacena generalmente en la última posición de memoria un byte con la sumatoria de todos los bytes con datos. Este algoritmo se conoce con el nombre de suma de verificación (checksum).

Cuando microprocesador o microcontrolador arranca, una de las primeras tareas que lleva a cabo es sumar todos los bytes almacenados en la memoria y compararlos con el valor del último, en el cual está el resultado original de la sumatoria. De esta manera, si se modifica un byte, el resultado de la sumatoria almacenado no va a coincidir con el calculado por el microprocesador o microcontrolador, lo cual indica que los datos en la memoria EEPROM DDC no son válidos. En vez de correr el riesgo de arrancar en modos no permitidos y con parámetros no predefinidos por el fabricante, se queda congelado o mostrando un mensaje de error como se explicó anteriormente.

Existen ciertos software específicamente diseñados para grabar las EEPROM DDC. Por ejemplo, el software EDID301, de Philips, en sus diferentes versiones, facilita la reprogramación de las EEPROM encargadas de almacenar los datos DDC (EDID) para varios modelos de monitores Philips. Otros fabricantes proveen aplicaciones similares. Sin embargo, su desventaja es que son bastante costosas, difíciles de conseguir y suelen ser específicas para una marca determinada de monitores.

Con el conocimiento adecuado y si se trabaja con diversas marcas y modelos de monitores y TV, es más conveniente utilizar las interfaces de lectura y grabación de memorias EEPROM más genéricas, pues sirven para emplear en la mayoría de las memorias EEPROM que utilizan los monitores y TV modernos.
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