HDMI小结.docx
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HDMI小结.docx
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HDMI小结
HDMI
1.含义:
HDMI中文意思是:
高清晰度多媒体接口,英文全称为:
HighDefinitionMultimediaInterface。
它是一种全数字化的图像和声音传输接口;
2.接口及定义:
常见接口有如下四类:
HDMIAType:
接口定义如下图:
共19PIN,其中四对差分线(三路数据传输和一路时钟);
HDMIBType:
有29脚,传输速率是AType的两倍,接口定义如下图:
HDMICType:
共19脚,是缩小版的AType,但是管脚定义有些变化,是人们常说的miniHDMI,主要应用在便携式设备中,其接口定义如下:
HDMIDType:
仍然为19pin,但是尺寸已经比miniHDMI接口小,主要应用在小型的移动设备中,其接口定义如下:
PIN脚的含义解释:
HTPD热插拔检查:
这个PIN上的信号时作为主机系统是否对HDMI发送TMDS信号的依据;HTPD是从display输出,送给source的一个检测信号,source通过对HTPD脚的检测,做出相对应的相应;
TMDS通道
∙传送音频,视频,以及各种辅助数据
∙信号编码方式:
遵循DVI1.0规格。
Single-link(TypeAHDMI)ordual-link(TypeBHDMI).
∙视频像素带宽:
从25MHz到340MHz(TypeA,HDMI1.3)或至680 MHz(TypeB).带宽低于25MHz的视频信号如NTSC480i将以倍频方式输出。
每个像素的容许数据量从24位至48位。
支持每秒120张画面1080p分辨率画面传送以及WQSXGA分辨率[1].
∙像素编码方式:
RGB4:
4:
4,YCbCr4:
4:
4(8-16bitspercomponent);YCbCr4:
2:
2(12bitspercomponent)
∙音频采样率:
32 kHz,44.1 kHz,48 kHz,88.2 kHz,96 kHz,176.4 kHz,192 kHz.
∙音频声道数量:
最大8声道。
∙音频流规格:
IEC61937兼容流,包括高流量无损信号如DolbyTrueHD,DTS-HDMasterAudio
CEC通道(必须预留线路但可以不必实现):
CEC全文为ConsumerElectronicsControl
∙用来传送工业规格的AVLink协议信号,以便支持单一遥控器操作多台AV机器
∙为单芯线双向串行总线
DDC通道:
DDC全文为DisplayDataChannel
∙传送端与接收端可利用DDC通道得知彼此的传送与接收能力,但HDMI仅需单向获知接收端(显示器)的能力。
∙使用100kHz时钟频率的I²C信号
∙传送数据结构为VESA EnhancedEDID(V1.3).
SerialClock(简称SCL)和SerialData(简称SDA)、SCL,SDA:
这两支脚位是用来让source(DVD)和display(TV)作沟通,在电视内部都有一个记忆体,内部存放了有关这台电视所支持的分辨率,例如:
720P或1080P,如果source(DVD)不知道目前所连接的电视所支持的电视分辨率是多少时,source(DVD)就不知道要放送出什么分辨率的讯号,因此在一开始source(DVD)会透过这两支脚位去读取电视所支持的分辨率,当source(DVD)知道后source(DVD)才放送出符合电视分辨率的影像画面。其中SCL是时钟(CLOCK)脚位,SDA是资料脚位
3.接口图片:
4.信号速率;
HDMI1.0---1.2版本的时钟为25MHz---165Mhz,因此一个数据通道的速率最大为1.65Gbps,传输数据带宽达4.95Gbps,再加上控制数据,带宽在5Gbps左右,而1.3版本的带宽为10.2Gbps,时钟速率达到340MHz,1.3版本的一对差分线传输数据速率高达3.4Gbps,1.4版本的HDMI的带宽与1.3版本的一样;
5.设计要点:
由上面可以知道HDMI的速率非常高了,因此必须用高速设计的方法来设计才能保证不出问题:
a.阻抗设计:
差分阻抗为100Ω;
b.等长设计:
参考时钟信号线,四对差分对间误差控制在10mil,对内的为5mil,如果是3.4Gbps的,适当减小对内误差,可以控制在2mil;
c.串扰控制;保证差分信号线与其他信号线间距为2s,速率为3.4Gbps时,间距为3s(s:
差分线的airgap);
d.尽量采用圆弧走线;(有时候宁愿过设计);
e.在设计中,接口会接ESD器件,防护器件要靠近接口放置;
f.有的设计中会接匹配电容or电阻,这类器件有ESD作用,因此尽量靠近接口;
一些原理设计图;
AtypeHDMI:
MiniHDMI设计:
PCB设计:
6.HDMI与其他多媒体接口:
VGA接口:
VGA是VideoGraphicsAdapter的缩写,传输信号为模拟信号,它是一种D型接口,共15针,分三排;这种接口比较常见。
在我们的台式电脑中,VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口,同样,显示器上也有对应的VGA接口,分为公头和母头,如下图:
管脚定义如下:
在source和display之间,数字信号被显卡中的DAC转换为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,通过线缆传输到显示设备。
常见的接口电路设计,如下图:
在PCB设计中要注意的事项:
a.接口防护器件要靠近接口摆放;
b.器件布局时,最好摆放成“1”字型;
c.由于是模拟信号,信号线需要加粗,并进行包地处理;
d.下图是处理的比较好的PCB设计:
VGA接口可以很方便的应用在模拟显示中;当然,有些显卡可能没有VGA接口,而带有DVI接口,这时如果仍然用VGA接口,就需要一个DVI---VGA的转接头了。
DVI接口:
DVI接口是数字视频接口,英文全称:
DigitalVisualInterface;可以将计算机的数字信号直接送到数字显示设备,从而省略了中间的数模、模数步骤,这样保证显示设备有更好的图像效果。
另外,DVI接口支持热插拔,具有HTPD。
接口如下图:
DVI接口的规格:
DVI-A(A=Analog),只支持模拟显示设备;
只能去接DVI-A接口的信号或者VGA接口的信号;
DVI-D(D=Digital),只支持数字显示设备;
只能接DVI-D接口的信号;
DVI-I(I=Integrated),支持模拟显示和数字显示设备;
DVI接口管脚定义:
相比较DVI-D接口,DVI-I接口多了RGBHV信号;
DVI有两种标准:
DVI1.0和DVI2.0;其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道(data0-data2),传输图像的最高像素时钟为165MHz,信道中的最高信号传输码流为1.65GHz;而DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道(data0-data5),传输图像的最高像素时钟为330M,可支持1920×1280分辨率,支持HDMI格式,每组信道中的最高信号传输码流也为1.65GHz。
DVI-I接口的单通道模式的一种电路设计,如下图:
关于HDMI/DVI显示器的热插拔实现:
HDMI接口的第19PIN和DVI接口的第16PIN的功能是热插拔检测(HTPD),这个信号将作为主机系统是否向HDMI/DVI发送TMDS信号的依据。
实现原理:
1.显示器与主机联机:
当主机通过HTPD引脚检测到显示器和主机联机时,主机的显卡会发出一个信号,请求通过HDMI接口的IIC读取显示设备的信息,确认显示设备的工作模式和显卡是否相适配,如果适应,则激活TMDS电路发送信号;
2.显示器与主机断开:
当主机通过HTPD引脚检测到显示器的HDMI与主机断开时,显卡会发出信号通知主机的操作系统中断TMDS信号的传输;
3.主机对HTPD信号的要求:
如DVI,当显卡检测到HTPD的信号大于2V时,认为联机;当检测到HTPD信号小于0.8V时,认为断开;
4.HTPD信号的实现,见下图解释:
EditedbyKevin
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