世界中でイノベーションを推進するために、あらゆる製品設計において、高性能を実現しながら電力を節約することが重視されています。モバイルディスプレイの効率性に関しては、Embedded DisplayPortも同じです。タブレットがスリープ状態からアクティブ状態に移行するとき、通常、この移行を可能にするために電力が急増することをご存知ですか? この動作を自動車のエンジンのオートスタート/ストップに例えるなら、ディスプレイと自動車の両方が、この移行を確実に行うために非常に複雑な一連のイベントを必要とします。信号が青に変わっても車が始動しないのは一番避けたいことですし、スマートフォンに電話がかかってきたときに「スリープ解除」ができないのも同じことです。今回は、Embedded DisplayPortのALPM（Advanced Link Power Management）機能について取り上げます。この機能は、この規格の重要な差別化要素であり、高い性能を実現しながら優れた電力管理を可能にするものです。

さて、この特定機能のテストとデバッグに関しては、まさにこれを検証するためのテストおよび測定ツールを作成する専門家がいます。そのツールの一つが、Introspect TechnologyのSV5C-eDP Embedded DisplayPort Generatorです。ALPMなどのeDP v1.5節電機能に対するIntrospectの先駆的なソリューションの詳細については、このまま読み進めてください。

アドバンスドリンクパワーマネージメント早わかり

信じられないような話ですが、デジタル表示ドライバ集積回路（DDIC）とタイミングコントローラ（TCON）は、前世紀に発明された最初のテレビから、いまだにブラウン管技術の影響を受けています。つまり、ブラウン管では、電子ビームが燐光スクリーンを縦横に「ラスター」するために、「ブランキング」期間が必要だったのである。つまり、電子ビームがスクリーンの左から右へ光を当てた場合、新しいラインをラスターで描く前に、スクリーンの左へ急速に戻る間に電子ビームを止める（＝ブランキング）必要があるのだ。このブランキング処理は、次の図のようにデジタルビデオの実装でも存在する。

垂直ブランキング中は、ビデオデータは画面に送られず、水平ブランキングも同様である。一般的に、垂直ブランキングは画面のフレームレートやリフレッシュレートの設定に、水平ブランキングはラインタイムの設定に大きく関わっている。

図1. ディスプレイ画面のブランキング期間

アドバンスト・リンク・パワーマネージメント・モードでは、業界のエキスパートが結集し、上記のブランキング期間中に省電力モードを実現した。つまり、この時間帯は実際に映像が送られていないため、DisplayPortメインリンクの高速デジタル送受信回路をアクティブにする必要がないことが明らかになったのだ。ヌルパケットしか送らないバッテリーの無駄遣いです。その代わりに、ブランキング期間中はメインリンクを完全にオフにすることで、信号待ちで車のエンジンを止めるのと同じような解決策をとりました。これは、次の図に示されています。

ALPMでメインリンクがオフになるタイミングを示す図。

図2. ブランキング期間中にメインリンクがオフになる図。

では、ディスプレイはどのようにしてスリープとウェイクアップのタイミングを知るのだろうか。これは、DisplayPortのAUXチャネルとメインリンクの間のハンドシェイクによって行われます。すなわち、メインリンクがビデオの送信を終了し、垂直ブランキング期間に入ったと判断すると、PHY_SLEEP コマンドまたは PHY_STANDBY コマンドを示すセカンダリデータパケットを発行します。その後、直ちに電源が切れる。これ以降、AUX チャンネルは、一般的にメインリンクチャンネルより低電力であるが、アクティブのままである。そして、AUX チャンネルは、ビデオ送信を再開するタイミングを知ることができ、AUX_WAKE コマンドを発行する。華麗：メインリンクがスリープに入るタイミングを決定し、AUXチャンネルがウェイクアップするタイミングを決定します。

SV5C-EDPジェネレーターがこの機能を設計するのに役立った方法

SV5C-eDP Generatorの最大の強みは、ビデオの生成、リンクトレーニングの実行、メインリンクとAUXチャンネルのコマンド間の正確なタイミング関係を作成するための非常に洗練されたスクリプトインターフェイスを提供することです。このスクリプト・インターフェースは、ほとんど人間が読める形で試験装置と対話することができ、試験シーケンスの設計が非常にシンプルなスクリプト記述のように感じられるようになります。DDICやパネルの限界を確認するために、有効なコマンドや無効なコマンドをシーケンス化する機能、ファンクショナルストレステストの世界へようこそ。

例えば、SV5C-eDP Generatorにはコマンドパターンユーティリティがあり、”phySleep “のような任意のコマンドを入力することができるようになっています。このシンプルで人間が読めるコマンドは、内部でメインリンク回線に必要なトランジションに変換されます。同様に、別のコマンドで AUX_WAKE コマンドを発行し、DDIC または TCON を立ち直らせるために必要な高速トレーニングプロセスを開始することもできます。

図3. SV5C-eDP Generatorがコマンドパターンユーティリティを提供した結果を示すGUIのスクリーンキャプチャ：commandPattern3

まとめ

Introspectの他のツールの1つである次のプロトコル・アナライザー・トレースを見てください。このトレースは、上記の単純なコマンドシーケンスの結果としてSV5C-eDP Generatorによって生成されたアクションを示しています。Advanced Link Power Managementでわかるように、PHY_SLEEPイベントの後、メインリンクはそれ自体をオフにしています。その後、AUX_WAKEイベントが送信され、その直後に高速トレーニングシーケンス（TPS1およびTPS2）が送信されます。その後、次のビデオフレームが送信されます。

図4. アドバンストリンクパワーマネージメントにおけるクロックリカバリーフェーズ中のTPS1シンボル。

さらに電力を節約したいですか？Panel Self Refreshに関する記事をご覧ください。