多媒体硬件接口-HDMI、VGA

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常用的多媒体硬件接口的特性和基本数据传输原理

HDMI

H-High，D-Definition，M-Multimedia，I-Interface；高清晰度多媒体接口

硬件接口

hdmi_hardware_port

19pin脚

  • TMDS data channels (6 pins)
  • TMDS clock channel (2 pins)
  • Consumer Electronics Control (CEC) (1 pin)
  • Display Data Channel (DDC)(1 pin)
  • +5V power (1 pin)
  • Hot Plug Detect (1 pin)
  • TMDS Shield Lines (4 pins designated in yellow)
  • CEC/DDC Ground (1 pin)

逻辑接口

hdmi_in_out

信号介绍：

  1. 4对TMDS差分信号：1对时钟+3对数据:
    • TMDS通道0传输B信号，同时H信号和V信号也嵌入该通道
    • TMDS通道1传输G信号
    • TMDS通道2传输R信号，R和G通道的多余位置用来传输音频信号
  2. CEC：消费电子控制通道，通过这条通道可以控制设备之间的交互
  3. DDC：就是I²C信号，主要是获取显示器的基本信息(比如EDID信息)
  4. HPD：热插拔信号，该信号比较重要，当HPD引脚大于2V，TMDS才会输出。因此，如果屏幕没有显示，首先要测量该信号
  • DCC遵守的是I2C协议，EDID 存储在一个ROM 芯片中，HDMI协议规定ROM的I2C 地址必须是0xA0.电路设计中DDC端口上需要安装上拉电阻，电阻值最小要求达到1.3K。
  • CEC是一套完整的协议，电子设备可以借着CEC信号让用者可控制HDMI接口上所连接的装置。如单键播放(One Touch Play)，系统待机(System Standby)。 即是如果用者将影碟放进蓝光播放器时，电视会由于CEC信号的通知而自动开机，然后视频通道亦会自动切换到播放器连接的通道上。而当用者关掉电视时，CEC信号亦会通知HDMI相连接的装置一同进入待机。由于这样，所以就可以完全变成单一遥控器控制所有HDMI连接的装置。

HDMI接口中的数据信号采用的是S最小化传输差分信号协议。这种协议会将标准8bit数据转换为10bit信号，并且在转换过程中使用微分传送。

CEC

CEC是单总线协议，通过Phsical address Discovery Process机制来分配物理地址，DDC信号把物理地址传输到设备中。当一个带CEC功能的设备获取到一个物理地址的时候，他将进行以下处理：

  1. 主动申请分配与设备类型相应的逻辑地址
  2. 通过广播的方式来报告物理地址和对应的逻辑地址，实现绑定。

最大分辨率

hdmi_interface_max_pix

接口所支持的协议不同，最大分辨率将不同

VGA

VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM在1987年随PS/2（PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“个人系统2”.

VGA接口就是显卡上面输出模拟信号的接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针孔，分成3排，每排5个，

vga_hardware_port

DDC:Display Data Channel(显示数据通道)， 用于EDID信息的传送，其实就是I2C数据线。

信号

VGA显示中，FPGA需要产生５个信号分别是：行同步信号HS、场同步信号VS、R、G、B三基色信号。

信号定义
HS行同步信号（3.3V）
VS场 / 帧 同步信号（3.3V）
R红基色 （0~0.714V 模拟信号）
G绿基色 （0~0.714V 模拟信号）
B蓝基色 （0~0.714V 模拟信号）

最大分辨率

VGA接口所能支持的最大分辨率是2048X1536px

DVI

DVI（Digital Visual Interface），即数字视频接口.

DVI_interface

DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)，转换最小差分信号技术来传输数字信号，TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等)，经过DC平衡后，采用差分信号传输数据，它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能，可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。

分类

  1. DVI-A（12+5）
  2. DVI-D（24+1/18+1）: 只有数字接口
  3. DVI-I（24+5）: 有数字和模拟接口

最大分辨率

  • DVI-I单通道最大分辨率:1920x1200,60Hz
  • DVI-I双通道最大分辨率:2560x1600,60Hz/1920x1200,120Hz
  • DVI-D单通道最大分辨率:1920x1200,60Hz
  • DVI-D双通道最大分辨率:2560x1600,60Hz/1920x1080,120Hz

DP

DisplayPort也是一种高清数字显示接口标准，可以连接电脑和显示器，也可以连接电脑和家庭影院。

dp_interface

参考

  • HDMI接口基础知识及硬件设计