Linux：HDMI驅動之EDID

HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface)，作为新一代数字多媒体接口，能够传输高速率无压缩的数字音频、视频数据，HDMl1.2像素时钟可达165MHz，数据速率达到4.95Gbps，而HDMl1.3像素时钟则高达340MHz，数据速率达到10.2Gbps。目前高清1080p的数据带宽是2.2Gbps，HDMI完全可以用在高清图像传输中。事实上，目前高清图像传输也大多数选用此接口。HDMI也已成为消费类电子的接口标准，在数字摄像机以及数字电视中广泛使用。
　　EDID是VESA组织制定的PC显示器的显示格式数据规范，是HDMI接口的一个重要组成部分。HDMI接口的发送端和接收端，通过EDID(ExtendedDisplavIdentificationData)来协商双方传输的图像格式。发送端通过读取接收端的EDID数据，来判断接收端是否为HDMI设备。EDID发展到现在已有很多版本，EDID1.3是目前广泛使用的数据格式。
　　本文结合HDMI规范，通过分析和设置EDID数据，使HDMI设备收发双方正确协商出高清图像格式，实现高清图像的传输。
　　
　　HDMI介绍
　　
　　一个HDMI系统包括发送装置和接收装置两部分，图1所示是HDMI系统结构图。通过3个TMDS通道，1个TMDS时钟通道，实现HDMI收发设备问音频、视频数据以及辅助数据的传输。
　　TMDS(TransitionMinimizedDifferentialSignaling)的意思是传输最小化的差分信号。此技术在DVI设备中已经被使用。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，接收端在收到信号后，再将10bit数据解码成8bit的数据。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。
　　
　　DDC(DisplayDataChannel)通道用于HDMI发送和接收端之间交换一些配置信息。发送端通过DDC通道，读取接收端保存在EEPROM中的EDID数据，获取接收端的信息，确认接收端终端显示的设置和功能，决定跟接收端之间以什么格式传输音视频数据。
　　CEC(ConsumerElectronicsContr01)通道是可选通道。通过CEC通道，可以实现一些音视频设备间的高级控制功能，比如支持视频源和数字电视间的双向通信，实现单键按下同时开机、自动上电、自动信号路由、远程控制等功能。
　　
　　E-EDID数据结构
　　
　　E-EDID是VESA组织定义的一种数据结构，是为PC显示器设置的优化显示格式数据规范，它存储在显示器中专用的EEPROM存储器中，数据结构是128Byte，PC主机和显示器通过DDC通道访问存储器中的数据，以确定显示器的显示属性，如分辨率、纵横比等信息。此数据结构被HDMI采用，在HDMI规范中，同样使用DDC通道访问EDID存储器，以确定显示设备的功能和属性。
　　HDMI规范规定，EDID的第一个128Byte必须是符合EDID1.3的数据结构，第二个128Byte必须是符合EIA/CEA-861B的CEAEDID时序扩展数据结构。
　　1)E-EDID数据结构
　　如图2所示，是EDID1.3数据结构及其字段详细说明。
　　2)CEA-861B数据结构
　　如图3所示，是CEA861B数据结构各字段详细说明。
　　
　　EIA/CEA861B规范规定，CEAEDID数据传输的第一个时序扩展段中要包含VSDB信号。就是HDMIVendorSpecificDataBlock(HDMIVSDB)。这是一个EIA/CEA-861BVendorSpecificData数据块。包含一个24位的HDMI数据识别符(IEEERegistrationIdentifier)0x000C03，一个HDMI批准、许可的数据值。为了测定接收端是否是HDMI设备，HDMI源设备需要检测接收端设备的EDID数据传输扩展时序中，是否存在这个VSDB数据块(由HDMI设备制造厂商根据协议制定并提供的)。任何一个HDMI设备都会自动响应一个HDMIVSDB，这是一个合理长度的数据表述，含及IEEE注册、登记的标识符：0x000C03，只要HDMI源设备接到这个标示符相关数据的响应，就将接收端设备认定为HDMI设备。否则，HDMI规范指定：任何接收端设备在E-EDID数据传输时不回传包含这个HDMIVSDB，即合理长度的HDMI数据标识符的响应。就会被认为所连接的是DVI设备。
　　
　　HDMI高清图像传输中EDID的设置
　　
　　HDMI接口具有热插拔功能，发送设备检测到HPD信号为低时，去读取EDID的数据，来确认接收装置是否出现变化。
　　HDMI规范规定，发送设备要检测接收设备的第一个CEAEDID扩展块中是否包含HDMIVSDB，这个HDMIVSDB中是否包含IEEE数据标识符0x000C03，只有包含这个数据标识符的设备，才会被认为是HDMI设备，否则，被当作DVI设备处理。
　　一个HDMI设备的EDID通常包含两个模块，第一个是EDIDl-3的数据模块，第二个是CEA861B模块，这个861B模块中，一定要包含数据标示符0x000C03。
　　下面以实际工作中的EDID为例，对EDID来做一些说明。如图4所示。
　　
　　图4中，0x00-0x7F，这是EDID第一段，EDID1.3的数据结构，从最后两个字节看，0x7E地址处的数据01H表明其后还有一个扩展段，0x7F处的81H则是第一段EDID的校验字段，第一段EDID所有128Byte加起来为0。
　　0x00-0x07处的字段，是EDID的数据头，0x12-0x13处的0103表明EDIDversion1，revision30x36-0x47的字段，是第一个详细时序描述，011D80…．这是1080i的详细描述符。0x48-0x59，这是第二个详细时序描述，8C，0A…这是480p的详细描述符。从0x5A开始是非时序描述块。000000FC00表明接下来的数据是监视器的描述，此处的48444D49表明是HDMI。接下来00000000FD00表明是监视器可接收信号范围描述符，这是在GTF标准里要求的。FC、FD标志表明的数据块，必须是13个字节，如果不够13个字节，则最后一个有用字节后紧跟0AH，其余填充20H，比如这里0x66-0x68的数据。
　　0x80-0xFF，这是EDID第二段，也是CEA861B模块。从图上可以看出，包含有0x000C03的标识符。EDID第二段，必须包含此字符，否则，此设备会被当作DVI设备处理。同第一个EDID模块，0xFF处的1A是第二段EDID的校验：手段，第二段EDID所有128Byte加起来为0。同第一段的EDIDl.3不同的是，在CEA861B模块中，不用的字段可以填充0。所以从图上看，第二段EDID数据有很多O。
　　0x83字段的19H，表明视频格式详细描述符的开始是从0x19处开始的。0x85处的数据85H，表明1080i图像格式，是此接收设备固有的特性，其中5，是1080i视频格式的短描述符。
　　
　　结语
　　

　　HDMI以其优异的性能被广泛使用在高清图像传输中，HDMI双方以什么方式传输图像，依赖于接收端EDID数据结构的内容。EDID数据决定了接收端显示设备的属性。发送端靠从接收设备读来的EDID，判断监视器的属性，决定用什么方式传输图像。如果EDID设置不正确，系统就有可能不能识别HDMI设备，不能以高清格式传输图像。因此，EDID的设置至关重要。

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