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DVI接口介绍（1）DVI接口的定义DVI是一种基于TMDS（最小化传输差分信号）电子协议的数字接口。DVI又分为DVI-A、DVI-D和DVI-I等几种。DVI-A接口用于传输模拟信号，其功能和YGA完全一样，所以带有DVI接口的液晶显示器也并不一定就是真正的数字接口液晶显示器。DVl-D接口用于传送数字信号，是真正意义上的数字信号输入接口，其外形和引脚定义如图1（a）所示。而DVI-I兼有上述两个接口的功能，当DVI-I接VGA设备时，起到DVI-A的作用；当DVI-I接DVI-D设备时，起到DVI-D的作用。DVI-I接口的外形和引脚定义如图1（b）所示，引脚定义见表2（DVI-D接口没有C1C4脚，其他引脚定义与DVI-I接口相同。）广告插播信息维库最新热卖芯片： LC7367J BTS724G LA4597 74HCT244DB LT1021DCN8-7 2N2904A 74LS02 TEA6810V QMV469AT5 W25P022AF-6（2）单通道和双通道DVI接口液晶显示器的DVI接口还可分为单链路（单通道）DVI输入和双链路（双通道）DVI输入。对于单通道输入方式，只需要DVI接口的18个引脚的功能，去除了4、5、12、13、20、21引脚（即通道3、4、5的信号）的功能，仅保留通道0、1、2的信号功能，单路通道的信号带宽为165MHz。对于双通道输入方式，需要全部24个针脚功能。在画面显示上，单通道的输入方式支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右。一般来讲，采用单通道输入时，最大的刷新率只能支持到19201080（60Hz）或16001200（60Hz），即现有22in宽屏显示器和20in普通比例显示器的正常显示，再高的话就会造成显示效果下降。（3）DVI接口的优点和VGA接口相比，采用DVI接口具有以下优点：速度快：DVI信号是将显卡中经过处理的待显示R、G、B数字信号与H（行）、V（场）信号进行组合，按最小非归零编码，将每个像素点按10bit的数字信号进行并串转换，把编码后的R、G、B数字流与像素时钟四组信号按照TMDS方式进行传输。可见，DVI传输的是数字信号，它不需经过AD和DA转换，就直接传送到显示器上，因此，减少了繁琐的转换过程，大大节省了时间，有效消除了拖影现象。而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。画面清晰：使用VGA接口连接液晶显示器需要经过DA、AD转换，再加上信号传输过程，不可避免地会出现信号损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无须进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。需要说明的是，对于液晶显示器来说，只要不是使用在16001200这样的高分辨率下，DVI和VGA的差别并不大，在19in的12801024或宽屏的1440900分辨率下，二者基本没有分别。至于显示器的相位和几何画面失真的问题，随着显示器自动调节技术的发展，一键AUTO一般都能搞定。当然，如果液晶显示器带有DVI和VGA双接口，那么，还是强烈建议使用DVI接口，毕竟不用将信号进行两次数、模变换，会使信号损失更小，得到的画面质量也会有一定提高。数字视频接口-DVI10数字视频接口-DVI 10中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（130022）冯永茂 丁铁夫 王瑞光 陈 宇 背景介绍 二十一世纪刚刚显现第一缕曙光，正当人们享受着以摩尔定律递增的高速微处理器时，一种新型的视频接口技术将带给人们更加绚丽多彩的视觉感受。这就是业界刚刚发展起来的（ ）数字视频接口技术。随着以为代表的数字平板显示技术的飞速发展，必将迅速成为计算机显示的标准视频接口。广告插播信息维库最新热卖芯片： AN983B 1N5408 AS7C3256-15TC EPF10K30ATI144-3 SG3525 BQ2202 74F32SCX LT1620 PS2705-4 QM50DY-2H 随着对绿色显示观念的倡导，显示已由球面发展到柱面，又从柱面发展到纯平显示，人们对屏幕刷新率和图像几何失真要求愈来愈高，传统模拟视频接口或显示器的图像显示能力越来越捉襟见肘。制造成本的不断降低，使等平板显示技术已逐步取代传统的显示器成为机显示器的主流。由于要与传统的模拟接口兼容，其内部不得不内置一级（数模转换）及（锁相环）电路，将模拟的视频信号转化成数字信号再进行显示，还要进一步针对显示的值进行校正，得到适合象素特性的灰度信号。这样一系列中间环节的转换，加上模拟传输环节中难以抑制的噪声干扰问题，使得此类平板显示的图像信息丢失，并随着分辨率和场频的提高而加重。以、等为代表的平板显示（包括数字投影仪）的蓬勃发展，对数字视频接口技术提出了迫切要求。 数字视频接口就是在这种趋势下产生的。由、 、 、 、合作提出的一种数字视频接口标准，很好地解决了上述问题，而且还兼容了传统的接口，是目前极具发展前途的一种机视频接口标准。本文的目的在于使读者迅速掌握的通信协议，从接口提取视频信息，摆脱对计算机内部复杂的硬件原理的研究，使接口的高质量数字视频信息可以按用户的要求进行开发利用。 接口构成接口利用最小变换差分信号-（ ）作为基本电气链接信号。链路主要用于将图像数据传送到显示器。接口协议允许使用双链路结构，从而可以支持超大分辨率的显示设备。通过先进的编码算法将的象素数据转换成的最小变换信号，削弱了传输电缆中交叉电磁干扰，并且这种直流平衡的编码信号更有利于光纤传输。另外这种先进的编码算法可以为接收端提供时钟恢复信号，并允许在较远距离传输时（一般小于）信号有较大的抖动误差。 体系结构要求作为一种面向计算机开发的视频接口，要与现有的操作系统、硬件平台兼容，还要与以前的接口标准保持一定的兼容性。图是接口的逻辑链路结构。支持即插即用功能（ ）。在系统启动时，提供最低分辨率 模式 系统通过协议访问显示器，获得显示器对象素格式的支持情况，通过数据获得关于显示器型号和现实能力的信息。这些内容都是显示器制造商在显示器内部固化的一段数据，通过（ ）向主机系统提供自身信息。系统启动后会自动加载图形显示控制器（即显卡）的驱动程序。根据用户提出的显示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，结合由获得关于显示器的信息，确定的启用情况。的单只提供色深，当用户要求的色深超过时，并且系统已经确认显卡和显示器都支持双链路。此时系统会启动双链路，链路（数据通道）传输信息，其它颜色信息由链路（数据通道）传输；当用户的分辨率和刷新率要求超出单链路的传输能力时（单链路的最高象素传输频率为），系统会启动链路，链路用来传输奇数象素信息，链路用来传输偶数象素信息，并定义显示器上每一行的第一个象素为象素，奇数象素。由于双链路共用一条时钟回路，所以双链路工作时，链路的时钟频率为象素数据带宽的一半。当然，接口同样也支持热插拔（ ）和显示器电源管理等技术还有对传统的模拟的兼容等问题。这些只是作为一种接口标准必须做到的兼容性问题，并不代表本质的先进性。有关这些体系要求问题可参阅参考文献。 协议详解接口的先进性体现在它可以将海量的显示信息高速地传送到显示器中去，先进的编码算法是其强大能力得以实现的根本。下面将详细解释协议中与实际应用紧密相关的几个问题。为了便于理解作以下规定：输入到编码器或由解码器输出的象素数据称为象素数据（ ）；由发送器送出的或输入到接收器的编码数据称为码元（）。请注意：在接口协议中并没有规定输入或输出的象素数据是串行的还是并行的，输入输出的数据格式留给芯片制造厂商灵活掌握，用户应根据自己的实际情况选用芯片型号。 链路结构链路结构见图。图是单链路结构图。双链路结构与单链路很相似。每个链路的发送器（）中包含三个完全相同编码器（），每个编码器驱动一条串行通道（）。输入到每个编码器的数据包括象素数据和控制信号（见图）。 在（ ）信号的控制下，编码器在任何合法时钟驱动下，分别将象素数据和控制数据编码并由发送器将编码后的码元串行发送到链路上。在有效期间（）对象素数据进行编码发送，在无效期间（）对控制数据进行编码发送。无论是对二者中的哪一项进行编码，由编码器输出的都是串行的码元，并且最低有效位先送出。 时钟与同步问题时钟与同步是信号处理过程中至关重要的一环。以显卡中图形处理器提供的象素时钟（ ）为参考时钟，在整个信号收发过程中，会存在三组不同频率的时钟信号，这三组时钟信号通过锁相环电路（）进行同步控制。从图可知，以象素时钟的速度输入到编码器的象素数据被变换成的码元，在通道内串行传输。所以 码元要以倍象素的时钟频率进行码元传输。在接收端，若要正确判断所接收的码元就需要用高于码时钟（ ）的频率对输入信号进行采样，所以又存在一个采样时钟（ ）。例如：公司提供的接收芯片采用倍过采样技术对输入信号采样，在分辨率（）、刷新率的情况下，象素时钟为，则码元时钟将为，采样时钟将达到。的先进编码算法使得串行输出的码元流中包含了码元同步信息，利用技术使接收器和解码器可以在串行的码元流中正确测定码元边界、解码象素数据。在输出的编码中，代表象素数据的编码包含了次或次以下的变化信息，而代表控制信号的编码包含了次以上的变换信息。这些含有高变化信息的编码在显示的消隐时期内被送出。解码器可以唯一确定地识别这些高变换码，可以利用这些确定的信号作为相位校正的参考信号。 编码与解码算法深入理解、灵活运用并实现这些先进的算法是芯片制造厂商最关心的问题。本文从使用者的角度出发，以实用为原则对编码及解码算法进行分析。从图中可以看出，实际应用时最关心的行同步、场同步信号作为控制信息在蓝基色（：）被编码器编码发送；其他通道的控制信号：或：都应接逻辑，其中可以提供用户使用，但有严格使用条件，非不得不用的情况下推荐接逻辑。的每一条通道都由连续输出的串行编码驱动。在显示的消隐（）时间段内编码器输出四个特定编码，详见图，也就是前面所说的可被解码器唯一确定识别的四个编码。在时编码过程分为两个阶段，第一阶段对的象素数据进行最小变换生成的最小变化码，其中最低有效位与象素数据的最低有效位相同，第位为变换方式标志位：表示对象素数据进行异或非（）变换，表示进行异或（）变换；第二阶段生成的直流平衡码：如果上一次编码传输了过多的且将要传输编码中比多，则将此次编码的低位取反并在第位置，否则，将不作处理，直接传输。每一条链路中含有与个编码器对应的个解码器。的解码算法相对简单一些。由于在消隐时间内传输了特定的四个编码，解码器可以判断的逻辑状态，若，则直接将对应的控制信号组合状态送出。若，则根据第位的情况决定低位是否进行取反，根据第位的信息决定对编码进行的变化方式：为，进行（异或）变换；为，进行（异或非）变换。在象素数据有效期间，行、场同步以及控制信息均保持恒定。通过上述解码过程，行同步和场同步信号由蓝基色通道解调出来，结合另外两个通道解调出来的绿基色和红基色，就可以进行视频信息的数字方式显示了。图是的链路时序关系，其中B是对消隐信号持续时间的要求，要求Bpixel，pixel为象素时钟周期。E和R 分别是编码和解码延迟时间，一般小于pixel。 接口应用指南接口提供了强大的数据传输率，其链路工作频率很高，所以对器件的供电电压、连接电缆的特性阻抗以及终端接插件的电气特性都有非常严格和详细的规定。这些都是相关器件厂商要严格遵循的技术指标。 表给出了实际应用最为关心的五个工作参数，其他参数的详细解释见文献。表给出了接口插头信号线的定义。其中的通道用于设备制造商向主机提供产品信息，这使接口应用锦上添花。制造者可以在显示设备中固化一段除设备本身特性参数以外的信息，结合计算机操作系统，使系统识别设备的特征编号，从而达到保护自己产品产权的目的。当然，如果设计者不提供信息，计算机操作系统就会把当前的显示设备当成标准显示设备来驱动。详细情况请参阅文献。目前，世界上几大电子芯片制造厂商都提供接口芯片， 、 等公司均提供不同性能参数的发送或接收芯片，读者可以到相应的网站查询更详尽的信息。本文从计算机显示技术的发展背景入手，详细解释和分析了视频标准。从方便实用、便于读者理解的角度与原则出发，直接针对实际应用中最为关心的编码解码算法、行同步场同步信号的提取、数据传输的时钟与同步问题、数据传输及恢复过程的时序要求等问题，简要介绍了显示数据通道的用途。 数字家庭影院时代的选择高速数字接口技术DVI/HDMI随着卫星、地面数字电视广播、家庭DVD的普及以及高清晰度薄型大画面液晶电视机以及等离子电视进入市场，真正意义上可以享受数字家庭影院的音响以及高清晰度、高质量图像视频的时代开始到来。本文阐述了面向被公认为是数字家庭影院的高速数字接口技术的行业标准规格数字视频接口(DVI)以及高清晰度多媒体接口(HDMI)的构成和技术动向。 迄今为止，用于电脑主机和显示器之间的信号接口方式仍以传统的模拟方式为主流。液晶显示器通过视频接口接收由视频电缆传来的模拟信号，然后转换成数字信号。因此，信号转换的损耗很大，传输距离也只停留在2-3米。此外，因为需要由数字信号变换为模拟信号，所以花费了更多的成本。DVI是由Intel公司等7家公司组成的DDWG(DigitalDisplayWorkingGroup)所提议的数字显示器用标准接口。DVI使用的是小振幅差动传输技术，通过将图像信号保持为数字信号的状态传送到显示器一侧，就可以得到极高的图像质量，传输距离也可以延伸到10-20米。 图1：采用HDMI技术的家庭影院。 但是，DVI由于其接头的体积偏大并且不兼容音频信号，故现在主要只被用于电脑和显示器之间的图像数据传送。 HDMI是以DVI为基础，可以传输数字音频信号，并增加了对高带宽数字内容保护(HDCP)的支持，被认定为下一代家庭影院的标准数字接口。与DVI相比，HDMI接头更加小型化，并且只需要用一根电缆，就可以在原来的视频信号中加入音频及设备间的控制信号进行传送。另外，还可以支持传统的电视机亮度色差信号(YPbPr)制式，这样可以完全利用以往的视频色彩处理技术。该接口也按标准加载了数字内容保护技术HDCP，可防止数字信号、图像数据的非法复制。 图2：各种形式图像所需的数据传输速 度及各种数字接口的数据传输能力。 图1显示了采用HDMI的数字家庭影院组成。DVD播放机及机顶盒等数字图像、声音输出设备与数字液晶电视、等离子电视等大画面高清晰度显示设备之间通过HDMI连接，可构建具有高清晰度电视图像和多声道DVD音频的下一代家庭影院。 伴随着电脑及数字家电的普及，i.Link(IEEE1394)及USB等数字接口针对高速数字数据传输应运而生，现在已被广泛应用于数字设备之间的连接。但是，为了保持以无压缩的状态传输高清晰度、高图像质量的视频数据，i.Link及USB的传输带宽(能力)仍不够。图2比较了各种形式图像的数据传输所需要的速度以及各种数字接口的数据传输能力。DVI/HDMI在数据传输能力方面具有极大优势，是适合于高图像质量和高音质声音信号传输的唯一标准接口。 数字接口的优点 图3：DVI/HDMI发送、接收系统的基本结构 另外，DVI/HDMI在内容保护、防电磁干扰、适应半导体工艺微细化进程等方面同样显示了它的优越性能。表1列出了DVI/HDMI的主要优点。 DVI/HDMI发送、接收接口结构 DVI采用了美国SiliconImage公司开发的最小化传输差分信令(TMDS)编码方式。TMDS具备了包括RGB/YPbPr色彩数据和给时钟频道在内的共计个通道(称为个连接)的系列传输回路。各通道采用50欧姆端接阻抗、0.15V电压差的低振幅差分方式。每个通道拥有最大1.65Gbps的传输速度，确保了个连接拥有5Gbps左右的传输速度。显示数据信道(DDC)是用于读取表示接收侧清晰度等显示能力的扩展显示标识数据(EDID)的信号线。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。这是一个使用了硬件ID的加密系统，发送侧和接收侧以一定间隔相互确认(称为认证)进行传输。HDMI搭载了认证不成立或者是中途不成立时图像和音频信号传输立即被中断的强大内容保护技术。 所示的是HDMI发送接收系统。发送器首先分别将图像、声音信号变换并合成为可以在接收器侧接收的信号形式。然后，进行HDCP加密处理以及T.M.D.S.编码，将并行图像像素数据以及声音数据进行串行化处理。最后，以小振幅差分信号形式进行传输。在接收侧进行的处理与发送侧顺序相反。动态高速采样技术 ROHM拥有专有的动态高速采样(DynamicOverSampling)技术，并使用先进的数字信号处理技术、编解码技术、数字纠错技术、高速色彩空间变换技术，在DVI发送接收的芯片开发的研究开发中已取得显著成果。 所示的是面向大型电视、电脑显示器的DVI接收芯片BU6854EKV架构，它搭载了上述ROHM的核心技术。首先由发送器发送出来的串行差分信号通过动态高速采样回路，被高速采样。因为信号按原来的振幅被采样，所以电路功耗可以大幅降低。其次是在数据再生和同步回路中，从被高速采样的信号中选出正确的数据组进行同步处理，使其成为像素数据。接着，被加密的像素数据在HDCP解码回路中被解码(因为TMDS解码之后的数据是被HDCP加密的)。最后，包含同步信号在内的图像数据在规定的时间内由芯片输出接口输出。 BU6854EKV是符合行业标准规格DVI1.0和HDCP1.0的接收芯片。这一芯片采用0.25umCMOS工艺，其特点如下： 1除了电脑的VGASXGA解析度外，还可以广泛适应用于数字电视的480i、480p、720p、1080i等动画制式； 2内置数字内容保护HDCP核心部分，同时也内置了兼具使用方便和安全的ROHM专有密码保护回路； 3内置与ITU-RBT.601及ITU-RBT.709兼容的色彩空间变换回路、可以将8位RGB像素信号变换为10位YPbPr色差信号进行输出； 4通过各种用途相对应的外部EEPROM芯片实现对本芯片操作模式的控制，因此，不需要更改芯片的引脚； 5内置去时钟抖动的PLL，即使使用20米的电缆也可以保证稳定的接收； 6通过内部核心部分的最佳化设计，实现了低功耗、高速度； 7内置可以与VESA的DDC线直接连接的5V输入输出单元，不需要任何的外部变压元器件。 8因为内置具有良好线性度的无源终端电阻，所以不需要任何外部电阻。 表1：各种数字接口标准的比较。 所示为HDMI发送、接收信号系统的开发板。该系统是为了HDMI发送、接收信号的开发及系统设计而制作，可对应1080i、720p等多种图像信号形式以及最大可达8个192KHz数字声道。 未来展望 事实上，DVI/HDMI正如在压缩信号网络中所用的i.Link(IEEE1394)那样，将成为图像和声音数字视频传输的高速串行接口标准规格。距离普及化还有众多课题有待家电厂商和半导体厂商来研究和解决。主要的课题包括： 1专利使用费及开发方面的成本和市场期望价格的差距； 2与图像处理等高性能/多功能要求和低功耗的差距； 3伴随着半导体工艺微细化的发展而带来的模拟电路物理层性能的劣化； 4因电缆长度而带来的连接性能劣化的对策； 5与电脑产品的融合所带来对系统安全的损害。 液晶显示器DVI接口的热插拔检测（HPD）液晶显示器DVI接口16脚的功能是热插拔检测（HPD）。HPD是从液晶显示器输出送往计算机主机的一个检测信号。热插拔检测的作用是当液晶显示器等数字显示器通过DVI接口与计算机主机相连或断开连接时，计算机主机能够通过DVI的HPD引脚检测出这一事件，并做出响应。广告插播信息维库最新热卖芯片： SN74F74N SN74AHC244PWR EPM3256AQC208-10N PCF8583 MC14021BCP A1020B-PL84C DPA423R 74LS07 AD565AJR EPM7064STC44-61显示器通过DVI联机当计算机主机通过DVI接口的HPD引脚检测到液晶显示器与计算机主机相连时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，要求计算机的操作系统通过DVI接口中的显示器数据通道DDC（DDC I2C总线）读取液晶显示器DDC存储器中存储的EDID数据（扩展显示器识别数据），如果检测到显示器的工作模式范围与显卡相适应，则主机操作系统可以激活显卡TMDS信号发送电路（数字视频信号发送电路）。 2显示器断开DVI连接当计算机主机通过HPD引脚检测到液晶显示器的DVI接口与计算机主机断开时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，通知计算机的操作系统，并在Is内中断显卡TMDS信号发送电路（安装在显卡上）的工作。 3计算机主机对HPD信号的要求当计算机主机上的显卡检测到DVI接口HPD引脚电压大于2V时，判断为显示器通过DVI接口与主机连接：当检测到HPD引脚电压小于0.8V时，则判断为显示器与主机之间的DVI连接已经断开。 4显示器一侧HPD信号的实现在显示器一侧，DVI接口的HPD引脚一般通过上拉电阻与DVI接口中的DDC5V相连接，如图1所示。图1 HPD信号的实现当计算机通过DVI接口与液晶显示器相连接时，计算机主机通过DVI的第14脚（DDC5V）隔离二极管VD2限流电阻”，将5V电压加到液晶显示器的DDC存储器（EDID数据存储器）的8脚，向DDC存储器供电，确保即使液晶显示器不开机，计算机主机也能通过DVI接口读取EDID数据。当显示器开机后，机内电源电路产生的5V通过隔离二极管VD1取代计算机主机给DDC存储器供电，以减小存储器通过DVI接口DDC5V引脚从计算机主机吸取的电流。DVI接口第16脚HPD通过上拉电阻RI接DDC存储器5V电源，当液晶显示器通过DVI与主机相连，且DDC5V正常时，HPD引脚为5V高电平，主机检测到HPD为高电平时，判断液晶显示器通过DVI与主机连接，主机通过DVI接口的第6、7脚DDC通道读取液晶显示器中的EDID数据，并使主机显卡中的TMDS信号发送电路开始工作。当液晶显示器与主机之间的DVI连接断开时，主机一侧的HDP信号为低电平，主机显卡中的TMDS信号发送电路停止工作。HDMI/DVI新技术与芯片及其应用近年来视频传输领域几乎经历了从模拟到数字根本转变，VGA(视频图像阵列)和分量视频模拟视频（模拟分量视频信号(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)接口）连接方式,正在被HDMI(高分辨率多媒体接口)和DVI(数字视频接口)以及DisplayPort所取代。这是因为随着人们对图像显示质量要求的不断提升，传统的以模拟方式来传输和显示多媒体信号的技术已经不能满足人们的要求，特别是传统的模拟视频接口标准无法适应新的产品在带宽、内容保护、音频支持等方面的发展需求，以高清数字电视为代表的消费类数字视频设备的应用越来越普遍使得HDMI UDI DisplayPort等新标准显得更能适应市场的需求，本文将对HDMI/DVI新技术与芯片及其应用作分析说明。广告插播信息维库最新热卖芯片： MC10125P ISO122JP IRFZ44NPBF LT1477CS8 BT8050KP TEA2262 LA7801 MC34182 MC44354DW SI9712DY1、先述HDMI/DVI数字视频接口基本架构HDMI和DVI（Digital Visual Interface）数字视频接口这两种数字视频传输标准的要求几乎完全相同，并同时处理一组高频和低频信号。这两种标准均采用TMDS(最小跳变差分信号又称最小化传输差分信号)技术来传输数据的高频(视频)部分。1.1 HDMI/DVI数字视频接口的设计思想DVI用于至数字显示器的高速数字连接。DVI采用了TMDS技术来传输数据的高频(视频)信号(见图1红色块所示)。图1其单个链路可支持高达165Mpixelss的UXGA(极速扩展图形阵列)、FPD(平面显示器)、SXGA DCRT(高级扩展图形阵列的数字平面显示器)，还支持720p及1080i的HDTV(高清电视)。高带宽数字内容保护(HDCP)。用于通过DVl发送视频信号时的内容保护；HDCP的实现（见图1兰色块HDMI/DVI- HDCP的实现示意），需要从数字内容保护认证的L.L.C(Intel的子公司)获取唯一的许可。其HDCP基础。认证是一个流程，用于核实一个经授权的器件以处理受保护的内容；闰用加密技术防止受保护内容受到窃听。其TMDS信号采用四个差分对传输R、G、B和时钟，占用19针连接器的8个引脚。HDMI和DVI设计为“即插即用”，即监视器(接收端)和视频源连接在一起时寻找以最佳性能协同工作的方法。多数新型TMDS HDTV(高清晰度电视)芯片包含两组完整TMDS (高频)输入，但无法处理LoF(低频)信号。1.2 HDMI/DVI数字视频接口功能要实现HDMI和DVI系统中的“即插即用”功能，源端(通常是一台电脑、DVD播放器或游戏机)和接收端(通常是监视器或接收机)必须连接起来。HDMI和DVI借用VESA (视频电子标准协会)的开放标准，采用DDC(数字显示通道)、一个称为HPD的新信号(热插拔检测)、以及一路可以由源端向接收端提供50mA电流的标准5V信号。在标准的VESA方法中，源端寻址EDID(扩展显示标识数据)EPROM。该EPROM器件包含接收设备的品牌、类型号、以及所支持的分辨率模式。源端和接收端必须至少有一种相同的显示模式，以便二者协同工作。图2所示为通过HDMI/DVI连接器连接源端与接收端EDIDEPROM的示意图。图2图2中给出了作为四个差分对连接的TMDS信号，+5V，HPD以及DDC信号。DDC信号连接至EDID。EDID电源由接收端内部提供。该图说明了源端和接收端的通用连接模式。源端和接收端通过I2C兼容的DDC线路进行通信。I2C规范是+5V规范。典型的EDID EPROM如24LC22包含2kb的EPROM用于存储所需信息，可工作于2.5V至5.5V。工作于+3.3V电源时，典型的低成本EDID EPROM不具备+5V耐压。因此，EDID EPROM器件必须工作于+5V电源，或者外部带有+5V保护。显示数据信道(DDC)是用于读取表示接收侧清晰度等显示能力的扩展显示标识数据(EDID)的信号线。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。而连接源设备与接收器.任何源设备与接收器之间的HDMI连接都具有智能化的特点，即接收器的EDIDROM芯片将显示 所支持的全部音频和视频格式，包括色深模式。这种方式可以使用户享受到经过自动优化、达到最佳质量模式的音频与视频体验，所有连接在一起的HDMI设备都能够对这种功能提供相互支持。既然HDMI/DVI是基于TMDS技术支持，所以应对其技术特征作分析。2、TMDS(最小跳变差分信号)技术特征最小化传输差分信号(TMDS)作为电气电平的标准。被应用于发送数字视频接口(DVl)及高清晰度多媒体接口(HDMl)的数据。其设计考虑因素之包括：对内偏斜(Intra-Pai rSkew)。在给定的一对差分信号上，真(true)信号及其互补信号之间的时间差应尽可能的小；残余抖动(Residual Jitter)。测试点与信号源之间所测量到的抖动数量的差异。可接受的最大残余抖动等价于发射机与接收机之间最小的抖动预计量(budget)；静电放电(ESD)。外部连接器因曝露于外界，因而更易受到静电放电的影响。更高的静电放电率可提供更良好的保护。TMDS包括3个RGB数据和1个时钟，共计4个通道(称为1个TMDS连接或Single-link)的传输回路。TMDS是把8位的RGB视频数据变换成10位转换最小化、DC平衡的数据，再完成数据的串行处理；接收端设备对串行数据解串行变成并行数据，再转换成8位视频信号。因此，传输数字RGB数据需要3个转换最小化差分采样信号构成一个TMDS连接。为此可将图2具体细化如图3所示说明。图3每个通道提供165MHz带宽，1个10位的TMDS传输通道速率达1.65Gbs，3个TMDS通道速率达4.95Gbs。若采用dual-1ink连接方式，其带宽可达330MHz，传输速率可达9.9Gbs，支持1600120085Hz的UXGA或2048153675Hz的QXGA图像以及720p、1080i、1080p的HDTV视频信号的无压缩实时传输。从上图3可知，发送器分别将视频、音频信号变换并合成为接收器可接收的信号格式。然后，进行HDCP加密处理以及TMDS编码，将并行视频、音频等数据行串行化处理，以最小化差分信号形式进行传输。在接收侧进行的处理与发送侧顺序相反。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。这是一个使用了硬件ID的加密系统，发送侧和接收侧以一定间隔相互确认进行传输。HDMI搭载了认证不成立或者中途不成立时图像和音频信号传输立即被中断的强大内容保护技术。3、HDMI是DVI标准的升级和增强版HDMI是DVI标准的升级和增强版，支持音频信号，改进了DVI标准的不足，可以简单理解为：DVI+音频=HDMI。HDMI接口小巧(与USB相当)，传输的线缆长度15m，HDMI向下兼容DVI，HDMl也支持HDCP(高带宽数字内容保护)，避免内容非法拷贝，同时还支持VESA组织的EDID(扩展显示识别数据)、DDC(显示数据通道，用以读出EDID)及DMT(监视同步协议)。HDMI也采用TMDS编码方式，TMDS具备RGB或YPbPr色彩数据和时钟，共4个通道(称为1个连接)的系列传输回路，1个通道带宽165MHz(4.95Gbs)。显示数据信道(DDC)是用于读取表示接收侧清晰度等显示能力的扩展显示标识数据(EDID)的信号线。搭载HDCP的发送接收设备之间也利用DDC线进行密码键的认证。这是一个使用了硬件ID的加密系统，发送侧和接收侧以一定间隔相互确认进行传输。HDMI搭载了认证不成立或者中途不成立时图像和音频信号传输立即被中断的强大内容保护技术。4、HDMl在深色技术中的应用颇受青睐。4.1新版的HDMl l.3标准特征优势。最新版的HDMl l.3标准，它具有高传输带宽(10.2 Gbs)、深色和“xvYCC”色彩等强大功能时，随着视频分辨率从标清到高清的演化，视频带宽的不断增加将是大势所趋。其性能指标：视频带宽为340MHz(10Gbps)1080p，刷新率最高为120Hz；色深为24、30、36、48位；色彩空间为xvVCC 、RGB、YCbCr；音频为杜比TrueHD、DTS-HD、SACD、DVD音频、PCM、杜比数字、DTS；控制为CEC；连接器为迷你HDM、A型。HDMl 1.3版本传输的视频数据将具有更高的分辨率，呈现出来的清晰、明快的画面内容也将比以往更为丰富。HDMl 1.3版本的特点包括深色技术(DeepColor)带来的更加生动鲜明的色彩，以及多项其他改进，如：更为出色的声音与画面的同步功能、支持无损高清音频格式、xvYCC扩展色谱以及全新的小型连接器等。从而为用户带来更为鲜艳的色彩和更为逼真的电视体验，解决了当今高对比度显示技术常见的带状干扰问题。深色技术能够在最暗的黑色值和最亮的白色值之间提供更多灰色阴影，从而提高了对比度增加后的显示质量，能在屏幕上呈现出更为流畅的色彩图像。新版本还增加了对xvYCC色彩标准的支持，从而极大地扩展了现有高清电视的色谱，如高清DVD与蓝光播放器等。深色技术还被应用于最新的游戏机产品中，见设计方案框图4所示，为游戏机玩家带来更为生动的游戏体验。图4上图中HDMI发射器与接收呈器了可用体TI的TFP510与TFP501型芯片或Sil9134和Sil9133型芯片。为了完全实现源设备和高清电视之间的高数据传输速率，系统所用电缆必须能够处理更强的带宽信号。值此讨对当今电缆均衡器新技术典型应用作说明。4.2数字视频均衡器新技术应用数字均衡器扩展DVIHDMI电缆的距离至60米，带有5kVESD保护.扩展数字视频应用至5米界限以外。现代的显示器(LCD、DLP)和信号源(DVD播放器、PC)能够以原始的数字模式发送和接收视频信号，这是保持图像完整性的最佳方式。DVIHDMI接口取代了模拟分量视频和VGA互连，但最长只能达到5米。如用MAX3815 DVIHDMI数字视频电缆均衡器突破了3米至5米的电缆长度限制，将电缆距离延长至60米。MAX3815特别适合于那些远离信号源的数字显示器，例如LCDDLP投影仪和LCD等离子显示屏等。见图5所示。图5其MAX3815TMDS数字视频均衡器，用于DVI/HDMI电缆。该电缆均衡器IC，可将DVI/HDMI信号传输距离延长到60米MAX3815电缆均衡器自动为DVI, HDMI, DFP, PanelLink和ADC电缆提供补偿。MAX3815适用于对最小转换差分信号(TMDS)格式编码的信号进行均衡。MAX3815可以为三个TMDS(最少转换差分信号)通道上、高达165Gbps每通道的信号加一路十分之一(0.1x)速率的时钟提供最多40dB的损耗补偿。MAX3815自动扩展了VGA、SVGA、XGA和UXGA计算机的分辨率，以及480p、720p和1080iHDTV的分辨率。MAX3815 TMDS均衡器，1.65Gbps(825MHz)速率下最高40dB的全自动均衡，无需用户控制，+3.3V电源时0.6W功耗。数字视频均衡器应用：可理想用于数字标示牌、数字投影仪和家庭影院；均衡器可用于显示器内部或外部；接收器内的均衡器根据电缆长度和损耗自动调整一无信号扭曲。5、几种适用于HDMI/DVI技术的芯片与应用5.1MAX4929E用于HDMI(高分辨率多媒体接口)/DVI(数字显示接口)低频开关MAX4929E是一款低频HDMI/DVI开关，设计用于监视器或HDTV接收器。该器件能够处理所有需要切换的低频信号，可以和新型MAX4886TMDS开关或具有两路输入的TMDS接收器配合使用。为了在两路HDMI/DVI源之间切换，设计人员必须处理两路不同的信号：TMDS高频信号和前面提到的低频信号。一些新型HDMI处理器已包含两套可处理高频TMDS信号的输入端，但是无法处理带有高压的低频信号。MAX4929E可在处理上述低频信号时提供最大的灵活性。其低频控制开关(MAX4929E)特性集成的控制：两路源出至一路吸入；所有外部IO端口均具有15kV ESD保护；热插拔检测信号，将MCU转换至TTL电平；3.0V至5.5V DDC输出箝位；4mm x 4mm、20引脚或20引脚QSOP封装在低频视频信号源之间切换。使用MAX4929E，所有与外部连接器连接的信号都具有15kV HBM (人体模型)保护。这种高级别的ESD保护通常可以省去各引脚的额外保护措施。MAX4929E允许接入两组DDC信号，器件选择其中一路输入。这种源切换可实现多种功能：为信号提供ESD保护、同一时刻只选通一个源端并提供逻辑电平箝位，以保护EDID EPROM端不出现高于其电源的电压。在多数系统中，MCU控制各种操作。MCU必须确定输入是否有效，并且在EDID握手之后，返回一个TTL兼容的HPD信号。MAX4929E的功能可解决三个问题：HPD输出端的ESD保护；允许MCU确定所选的HDMI输入是否已连接;提供从低电压MCU至5V TTL兼容信号的逻辑电平转换功能。图6为原理图给出MAX4929E的典型电路连接方式。该器件提供实现完整的2:1 HDMI或DVI开关所要求的切换、逻辑电平匹配以及ESD保护功能。图6MAX4929E应用。除了与包含两路高频输入的TMDS器件协同工作外，MAX4929E还可与MAX4886 HDMI/DVI视频开关组成芯片组，用于将两组TMDS输入和集成到单个装置中，见图7所示。MAX4886/MAX4929E芯片组可为单路输入设备提供第二组输入。图7MAX4886高速模拟开关可理想用于HDMI/DVI切换应用，允许2:1或1:2切换。MAX4886包含4个1:2或2:1开关差分对，用于RBG和时钟信号的选择。MAX4886可将1个监视器连接至2路数字视频信号中的一路，或将一路HDMI/DVI信号源连接至2个负载(接收器)中的一个。能为为视频信号的 RBG和时钟信号提供8 (典型值)导通电阻和2.5pF导通电容的开关。MAX4886是MAX4929的高频配套器件。两个芯片组合可实现完整的2:1 HDMI/DVI选择功能。适合于笔记本电脑等功耗敏感的应用。MAX4929E控制2:1 HDMI/DVI开关中所有低频信号的切换。为所有外部引线提供高等级的ESD保护。MAX4929E与EDID EPROM配合使用，其输入端可接受+5V信号电平并将输出钳位至+3.3V电平，以便匹配EDID。另外，MAX4929E隔离了一条电缆的电容，所以DDC输出每次仅带有一组DDC连接。5.2 PaneIBUS HDCP数字接收机TFP507、TFP503TFP501及TFP503是源自TI的PaneIBUS(板总线)平板器示产品，是涵盖面极广的端到端(end-to-end)DV1.0兼宅决方案系列的一部分。TFP501TFP503支持以24位真彩色像素的制式，达到UXGA标准的分辨率来进行显示，并包括了标难HDTV制式。TFP501丌FP503提供了设计的灵活性，每时钟周期可驱动一或两个像素点，支持TFT或DSTN显示板，并提供了时间交错(time-staggered)像素点输出选项以降低接地反弹(ground-bounce)。主要特点：支持UXGA分辨率(输出像素速率高达165MHz)；兼容数字视频接口(DVI)及大带宽数字内容保护(HDCP)规范；经加密的外部HDCP器件密钥储存库，更为安全且易于实现；真彩色、24位像素，48位双像素输出模式，16.7M彩色时每时钟周期一或两个像素；4x过采样，以降低位错误率，并在通过较长的缆线传输时获约得好的性能；嵌入式的HDCP密钥(仅限TFP503)；支持热插入(hot-plug)检测；封装模式：100引脚TQFPPowerPAD封装。应用：桌面型LCD显示器，DLP及LCD投影仪，数字电视。5.3 PaneIBUS数字发射机TFP510、TFP513TFP510及TFP513所提供的通用接口允许无胶合(glueless)连接至最常用的图形控制器。此类通用接口的部分优点包括了可选择的总线宽度、可调节的信号电平以及差分和单端的时钟。DVI接口所支持的平板显示分辨率在165MHz、24位真彩色像素制式时，可达到UXGA的标准。主要特点：兼容数字视频接口DVI)；支持从VGA-UXGA的分辨率(25MHz至165MHz的像素率)；通用图形控制器接口：12位、双缘(dual-edge)及24位、单缘(single-edge)输入模式，可调节的1.1V至1.8V以及标准的3.3VCMOS输入信号电平，全差分及单端的输入时钟模式，标准的Intel 12位数字视频端口兼容，与Intel的81x芯片集一致；可编程使用I2C串行接口；通过热插入及接收机检测实现对监视器的检测；嵌入式的HDCP密钥(仅限TFP513)；封装模式：64引脚TQFPPowerPAD封装。应用：机顶盒，DVD录像机播放器。基于FPGA的DVI/HDMI接口实现在过去几年中，具有高清晰度视频显示器的一些产品大幅度增加。高清晰度视频显示器被集成在这些产品的内部，或者放在产品的外面。原始设备制造商正在期望能够利用标准的平板显示器及接口技术来降低产品的成本，并提供长期的解决方案。设计界面对着这种挑战，并继续实施低成本平板显示器驱动器，在