HDMI学习笔记

HDMI学习笔记

1、HDMI引脚规格

HDMI接头规格共有A、B、C、D、E五种，其中Type A规格是普及最广的，现在的电脑、家用电视等电子设备均使用Type A规格。
Type A引脚定义如下：

引脚功能描述：

（1）1~9引脚为TMDS（详见TMDS介绍）传输数据所用到的引脚，共有0、1、2三组，每组使用三个引脚，分别用来传输RGB三色信号（分别占8位，色深24bit/px，或者YUV分解）以及其他数据。
（2）10~12引脚为TMDS的时钟引脚，时钟频率的计算方式为（假设传输的视频为19201080 60Hz）19201080*60=124.416MHz。在TMDS的一个周期内需要传输RGD三色信号，但TMDS编码后各占10bit，因此传输带宽为1.24416Gbit/s。
（3）13引脚为CEC（Consumer Electronic Control）为开发商提供的一个自定义控制接口。
（4）14引脚为保留引脚。
（5）15~16为IIC引脚，用于DDC（Display Data Channel）传输，传输设备双方交换设备参数信息（详见EDID介绍）。
（6）17引脚为接地引脚，18引脚为5V供电引脚。
（7）19引脚为Hotplug（热插拔检测）。
下图为HDMI物理层结构图：

下图为HDMI编解码概览（各通道所对应的数据内容）：

2、HDMI数据发送及编码

下面以720*480p为例介绍一下具体的工作原理。

上面这幅图中显示了扫描一帧图像的数据周期划分，可以看到一共有三个数据周期分别为：Control Period、Data Island Period及Video Data Period。
这三个周期所发送的数据如下图所示：

Control Period：发送的数据为报头、行同步信号及场同步信号，其中报头部分就是前边图中的CTLx，用于表示控制周期结束之后的周期是Data Island Period还是Video Data Period。
Data Island Period：发送的数据为数据包（音频采样及其他信号）、行同步场同步信号以及Guard Band。在Channel1与Channel2中Data Island Period开始与结尾均含有一个Guard Band（Leading Guard Band及Trailing Guard Band），但是Channel0中没有。Leading Guard Band及Trailing Guard Band码元格式：

Video Data Period：发送的数据为视频像素信息及Guard Band，在Control Period结束及视频像素信息发送之间会有一个Leading Guard Band。Leading Guard Band码元格式：

NOTE：每一个TMDS周期中所发送的消息都会被编码为10bit进行发送。
下图为三个Period的消息发送时序图：

附：相关知识

1、TMDS与LVDS

（1） LVDS（Low Voltage Differential Signaling，低压差分信号）
LVDS是一种低摆幅的差分信号技术，它使得信号能在差分PCB线对或平衡电缆上以几百Mbps的速率传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。
LVDS物理接口使用1.2V偏置电压作为基准（共模直流电压），提供大约350mV摆幅（差模电压）。LVDS驱动器由一个驱动差分线对的电流源组成（通常电流为3.5mA）。

（2） TMDS（Time Minimized Differential Signal，最小化传输差分信号）
信号传输过程跟LVDS类似，但两者的差别在于TMDS需要进行一次编码。
TMDS是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据（8位）转换成10位，前8位数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡（DC-balanced，就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零：1、0个数相等，电平转化实现不同逻辑接口间的匹配），转换后的数据以差分传动方式传送。

2、行同步与场同步

电视信号发送端为了使接收端的行扫描与场扫描规律与其同步，在行（场）扫描正常结束后，向接收机发出一个脉冲信号，表示这一行（场）已经结束，这个脉冲信号就是行（场）同步（行同步HS、场同步VS）。
比如说一台1920*1080的显示器，共有1080行，每次扫描完一行之后就会发送一个行同步脉冲表示改行的像素点已经扫描完成。当1080行全部扫描完成之后（即显示了一帧图像），就会发送一个场同步信号表示这一场（帧）图像扫描完成。
NOTE：1080p中的p指的是逐行扫描即一行一行的进行扫描，与其对应的为1080i，指的是隔行扫描（扫描完一行后，中间隔一行扫描下一行）。

3、EDID

EDID（Extended Display Identification Data，扩展显示标识数据）是VESA（Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会）的标准数据格式，其中包含有关监视器及其性能的参数，包括供应商信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围限制以及显示器名和序列号的字符串。可以使用软件SoftMCCS读取主机所连接显示器的EDID。界面如下：

EDID共有128 Bytes组成，主要描述如下表：

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