HDMI - 概念初识

概述

HDMI接口HDMI（High Definition Multimedia Interface）传输接口，可以实现数字音频、视屏格式的高清传输。目前已经支持高达4K，甚至8K分辨率的图像传输。HDMI视屏和音频信号传输通道采用了的TMDS（Time Minimized Differential Signal）最小化差分信号传输。是一种差分信号传输方式。
以上是HDMI的信号框图，对应到实际的电路图上是下面这些信号

从上面两幅图可以看出来有下面这些信号：
TMDS: 这三个通道传输R,G,B三原色，HV编码在B信号通道里传输，R,G通道的多余位置用来传输音频信号。
DDC: Display Data Channel，用来向视频接收装置发送配置信息和数据格式信息，即用来传输EDID信息。
CEC: Consumer Electronics Control，通过这个通道可以控制HDMI CEC Network上的设备之间的相互交互和控制。
HPD: Hot Plug Detect, 用于控制是否让下端设备读取DDC数据。

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TMDS

从图中可知，HDMI传输如下四种类型数据：
a. Preamable，控制信息，可以用来表示后面传输的是data island还是video data，通过channel1和channel2的D[1:0]传输，占用4bit，是图中的CTLx
b. HSYNC, VSYNC，通过channel0的D[1:0]传输，占用2bit
c. Data Island，数据包，如Audio数据包，通过channel 2, 1, 0的D[3:0]传输，占用12bit
d. VIdeo Data，视频数据，示意图中传输的是RGB格式图像，RGB分别通过channel 2, 1, 0的D[7:0]传输，占用24bit
对于video data，source端8bit数据经过TMDS encoder后得到10bit数据，经过Seriallizer后串行输出，在sink端先进行复原成10bit数据，再通过TMDS decoder得到8bit数据。

上图是传输了720x480p video的HDMI timing图
在control period，CTLx和HSYNC, VSYNC进行传输
在data Island period，audio和auxiliary数据以包的形式进行传输
在video data period，有效的video数据进行传输
control period和data Island period都是在消隐区进行，图中行消隐占用138像素，场消隐占用45行

上图中video data从8bit被encoder后变成10bit，data Island从4bit被encoder成10bit，control数据从2bit被encoder成10bit

CTL period, channel0的D[1:0]传输HSYNC, VSYNC, channel1, 2的D[1:0]传输preamble
data island period, channel0的D[1:0]传输HSYNC, VSYNC, channel0的D[3:2]传输packet header, channel1, 2的D[3:0]传输packet，并且两端以guard band隔离
video data period, 占用了全部三个通道，并且开始以guard band隔离

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EDID

在输入端PC通过读取设备上的EDID来获悉设备支持的显示时序，而同样，在输出端设备需要读取显示器的EDID来确定自己的输出时序。

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Hot plug

source会检测HPD pin的状态，当source和sink连接后，如果HPD为高电平，说明sink设备可以正常工作，然后source可以通过DDC读取EDID，如果为低电平，说明sink已断开。
sink可通过拉低HPD超过100ms来向source表明EDID发生了变化，那么source在Hotplug被拉高后会重新读取EDID。

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HDCP

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参考文章

1. HDMI协议解析
2. HDMI介绍与流程