HDMI/DVI/Display Port接口詳細介紹

DVI 是由DDWG(Digital Display working Group，數(shù)字顯示工作組)發(fā)明的一種高速傳輸數(shù)字信號的技術，有DVI-D和DVI-I兩種不同的接口形式。DVI-D只有數(shù)字接口，DVI-I有數(shù)字和模擬接口，目前應用主要以DVI-D為主。

DVI是基于S(Transition Minimized Differential Signaling，轉換最小差分信號)技術來傳輸數(shù)字信號，S運用先進的編碼算法把8bit數(shù)據(jù)(R、G、B中的每路基色信號)通過最小轉換編碼為10bit數(shù)據(jù)(包含行場同步信息、時鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯等)，經(jīng)過DC平衡后，采用差分信號傳輸數(shù)據(jù)，它和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能，可以用低成本的專用電纜實現(xiàn)長距離、高質量的數(shù)字信號傳輸。S技術的連接傳輸結構如圖1所示。

DVI數(shù)字信號傳輸有單連接(Single Link)和雙連接(Dual Link)兩種方式，對于單連接，僅用圖1所示的1/2、 9/10、17/18腳傳輸，它的傳輸速率可達4.9Gbps，雙連接可達9.9Gbps。

DVI接口在數(shù)字電視中的應用

● 基本方案論證分析

數(shù)字電視機為達到高清晰度顯示要求，掃描一般采用1080i@60Hz格式(即隔行掃描，行頻33.75kHz，場頻60Hz，像素頻率 74.25MHz)，實際應用中為減少行頻變換，所有的輸入視頻格式(如480P、576P、720P等)通過格式變換(Scale和De- interlace等)都統(tǒng)一轉換為1080i@60Hz格式輸出，即多頻歸一。本文討論的DVI接口以上述數(shù)字電視標準為基礎考慮應用，基本原理框圖如圖2所示。

由原理圖看，數(shù)字電視增加DVI接口比較簡單，從硬件電路考慮，一是在接口處增加DVI解碼部分，二是在后端提供一個數(shù)據(jù)通道，如果電視原有方案中具有 A/D轉換和相應的后級數(shù)據(jù)處理通道，那么DVI接口解碼輸出的數(shù)據(jù)可以與它共用，因為在數(shù)字信號格式一定的情況下，其碼率、行頻、場頻、時鐘是一致的。

在實際研究開發(fā)中，需要特別注意DVI解碼輸出數(shù)據(jù)信號、A/D轉換輸出數(shù)據(jù)信號的隔離和避免前端通道相互干擾。由于兩組通道的共用，相當于延長了數(shù)字輸出引腳的信號線長度，因此對于長距離的數(shù)字信號印制線，有必要在其特征阻抗處將其中斷，以避免數(shù)字信號的過沖、欠沖和振鈴，通常情況下在數(shù)據(jù)線上串聯(lián)幾十歐姆的電阻。同時對于輸出驅動來說，需要最大限度地減小數(shù)字輸出引腳的容性載荷，但是在信號布線階段，一般不能精確計算容性負載，為方便系統(tǒng)調試，應考慮在數(shù)據(jù)信號線、行場同步信號線、時鐘信號線到地并聯(lián)電容，根據(jù)PCB材料、信號長度不同，電容值一般在幾十pF即可，這樣就可達到通道負載平衡、數(shù)據(jù)上升沿、下降沿和相位的一致，減少數(shù)字噪聲干擾和抖動。

數(shù)字電視DVI接口性能測試時，誤碼率指標應達到10-9，即10億bit允許出現(xiàn)一個誤碼，因此在性能測試時必須保證一定的測試時間，如 VGA@60Hz，25MHz時鐘頻率，測試時間應大于40s，那么1080i@60Hz、74.25MHz像素頻率，測試時間應大于14s，同時可通過主觀觀察圖像1分鐘以上，無明顯的像素噪聲以判斷接口性能的優(yōu)劣。

DVI接口中有+5V電壓，熱插拔檢測(HPD)電壓要求從此電壓獲取，HPD有效電平應大于2.4V，因此接收設備的HPD串聯(lián)電阻一般應小于 10kΩ。應用中接收設備也可使用此電壓，用于系統(tǒng)供電，但負載電流不應大于50mA，最好小于10mA，以保證HPD電平需要。為保證接口的正常啟動，EDID存儲器供電最好也由發(fā)送端+5V產(chǎn)生。

為保證硬件電路設計的可行，還必須有軟件的支撐。優(yōu)化的軟件流程是保證DVI接口系統(tǒng)正常工作的關鍵，DVI接口工作流程如圖3所示。

對于DVI接口在數(shù)字電視、平板電視上的應用研究，更為關鍵的是EDID(Extended Display Identification DATA，即擴展顯示識別數(shù)據(jù))編程，HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)功能的實現(xiàn)。這些對于數(shù)字電視來說都是全新應用，只有EDID和HDCP在數(shù)字電視上實現(xiàn)后，DVI接口才是真正的數(shù)字電視接口。

HDMI：HDMI的英文全稱是“High   Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒體接口。HDMI接口可以提供高達5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時無需在信號傳送前進行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉換，可以保證最高質量的影音信號傳送。HDMI在針腳上和DVI兼容，只是采用了不同的封裝。與DVI 相比，HDMI可以傳輸數(shù)字音頻信號，并增加了對HDCP的支持，同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，最遠可傳輸15 米，足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少于4GB/s，因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID，DDC2B，因此具有HDMI的設備具有“即插即用”的特點，信號源和顯示設備之間會自動進行“協(xié)商”，自動選擇最合適的視頻/音頻格式。應用HDMI的好處是：只需要一條HDMI線，便可以同時傳送影音信號，而不像現(xiàn)在需要多條線材來連接；同時，由于無線進行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉換，能取得更高的音頻和視頻傳輸質量。對消費者而言，HDMI技術不僅能提供清晰的畫質，而且由于音頻/視頻采用同一電纜，大大簡化了家庭影院系統(tǒng)的安裝。 2002年的4月，日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用于數(shù)字視頻/音頻傳輸標準。2002年歲末，高清晰數(shù)字多媒體接口 (High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標準頒布。HDMI在針腳上和DVI兼容，只是采用了不同的封裝。與DVI相比，HDMI可以傳輸數(shù)字音頻信號，并增加了對HDCP的支持，同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，最遠可傳輸15米，足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個 1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少于4GB/s，因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設備具有“即插即用”的特點，信號源和顯示設備之間會自動進行“協(xié)商”，自動選擇最合適的視頻 /音頻格式。

目前，HDMI憑借支持音視頻輸出、提供足以播放1080p高清節(jié)目的帶寬等優(yōu)勢，正向家電和PC領域展開猛烈的進攻。不過，HDMI的普及之路才開始，一種功能更強、帶寬更大的新型接口DisplayPort就向它發(fā)出了強有力的挑戰(zhàn)……
DisplayPort的技術優(yōu)勢
2006年5月，VESA(視頻電子標準組織)正式發(fā)布了DisplayPort 1.0標準，這是一種針對所有顯示設備(包括內部和外部接口)的開放標準。DisplayPort到底有何神奇之處?
1.高帶寬
在高清晰視頻即將流行之際，沒有高帶寬的顯示接口是無法立足的。DisplayPort問世之初，它可提供的帶寬就高達10.8Gb/s。要知道，HDMI 1.2a的帶寬僅為4.95Gb/s，即便最新發(fā)布的HDMI 1.3所提供的帶寬(10.2Gb/s)也稍遜于DisplayPort 1.0。DisplayPort可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10 /12bit)的色深，充足的帶寬保證了今后大尺寸顯示設備對更高分辨率的需求。
2.最大程度整合周邊設備
和HDMI一樣，DisplayPort也允許音頻與視頻信號共用一條線纜傳輸，支持多種高質量數(shù)字音頻。但比HDMI更先進的是，DisplayPort在一條線纜上還可實現(xiàn)更多的功能。在四條主傳輸通道之外，DisplayPort還提供了一條功能強大的輔助通道。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps，最高延遲僅為500μs，可以直接作為語音、視頻等低帶寬數(shù)據(jù)的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制。可見，DisplayPort可以實現(xiàn)對周邊設備最大程度的整合、控制。
3.內外接口通吃
目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標準型，類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型，主要針對連接面積有限的應用，比如超薄筆記型電腦。兩種接頭的最長外接距離都可以達到15米，雖然這個距離比HDMI要遜色一些，不過接頭和接線的相關規(guī)格已為日后升級做好了準備，即便未來 DisplayPort采用新的2X速率標準(21.6Gbps)，接頭和接線也不必重新進行設計。
除實現(xiàn)設備與設備之間的連接外，DisplayPort還可用作設備內部的接口，甚至是芯片與芯片之間的數(shù)據(jù)接口。比如，DisplayPort就“ 圖謀”取代LCD中液晶面板與驅動電路板之間主流接口——LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號)接口的位置。DisplayPort的內接型接頭僅有26.3mm寬、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但傳輸率卻是LVDS的3.8倍。
4.簡化相關產(chǎn)品的設計
HDMI是在DVI的基礎上發(fā)展而來的，它們都使用了S(最小化傳輸差分信號)信號傳輸技術，圖像傳輸前數(shù)字信號必須經(jīng)過S電路轉換為 S信號。而采用DisplayPort，數(shù)字信號可直接輸出，不需要S轉換電路。不僅如此，DisplayPort同樣可簡化LCD內部設計。因為DVI、HDMI不能直接驅動時序控制器，所以VGA或S信號輸入LCD后，必須轉換成LVDS信號。相比之下，DisplayPort則實現(xiàn)了與面板的集成，可直接驅動面板進行顯示，精簡了LVDS轉換電路。
在平板電視領域，DisplayPort也有令人心動之處。為了傳輸DVI、HDMI、S端子等不同信號，現(xiàn)有平板電視的電路結構要求主板和輸入單元之間架設多條獨立的連接線。而使用DisplayPort后，僅需一條連接線就可以把所有信號輸入到主板的視頻處理器，主板設計難度降低了，成本也大為削減。
5.具備高度的可擴展特性
盡管DisplayPort 1.0標準只支持一條音頻流傳輸，但DisplayPort具備高度的可擴展特性，要讓它同時傳輸多條視頻或音頻流并不是一件困難的事情。畫中畫、分屏顯示功能對于DisplayPort而言就是“小菜一碟”，一條DisplayPort連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流。
6.內容保護技術更可靠
DisplayPort也想把觸角延伸到消費電子領域，而這個領域對版權的保護十分敏感，如果沒有相應的內容保護技術，即使其優(yōu)勢再大也很難獲得影片供應商的青睞。在這方面DisplayPor已經(jīng)作好了準備，但它并不像HDMI、UDI那樣采用HDCP，而是使用Philips為 DisplayPort制訂的一套內容防拷協(xié)議，該技術基于128位高速加密引擎，采用標準密鑰交換方法，支持標準的RSA認證，提供高達2048位的密鑰長度，保護技術比HDMI的HDCP更加可靠。當然，DisplayPort的架構更富彈性，廠商也可根據(jù)需要選擇其他內容保護協(xié)議 #p#page_title#e#