HDMI接口简介---分辨率-时钟频率-lane速率计算

what’sHDMI？英文全称：H-High，D-Definition，M-Multimedia，I-Interface；高清晰度多媒体接口。主要组成：4对TMDS差分对+DDC（I²C）+HPD+CEC信号介绍：a.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b.CEC：消费电子控制通道，通过这条通道可以控制设备（不过我们公司目前没有开发这功能）c.DDC：就是I²C信号，主要是获取显示器的基本信息(比如EDID信息)d.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！！！HDMI传输原理和DVI相同，由SiliconImage公司发明的TMDS(TimeMinimizedDifferentialSignal)最小化传输差分信号传输技术。一、TMDS原理一个HDMI包括3个TMDS数据通道和1个TMDS时钟通道。每个数据通道都通过编码算法（异或、异或非等），将8位数据转换成10位数据，前8为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。通过这种算法，会使得数据的传输和恢复更加可靠。1.传输最小化第一步：将8位并行RED数据发送到TMDSTx。第二步：并/串转换.第三步：进行最小化传输处理，加上第9位，即编码过程。第9位数据称为编码位。2.直流平衡（DC-balanced）直流平衡：在编码过程中，保证信道的直流偏移为零。方法是在原来的第9位数据后面加上1位，使得TMDS发送的“0”、“1”数量保持基本一致。这样，传输的数据趋于直流平衡，使信号对传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的可靠性。3.差分信号利用两引脚间电压差来传送信号。二、HDMI与分辨率PCLK：像素时钟以1920x1080p/60hz为例：1920*1080*60=124.4MHz以1280x720p/60hz为例：1280*720*60=55.3MHz带宽：1s内传输的数据量（bit）4K频率需要的带宽：选最常用的3840x2160分辨率，色深的话常用的是8位，RGB三色就是24bit，我们的目标是60Hz刷新率(60fps)→→→3840*2160*24bit*60fps=11.94GbpsHDMI1.4像素时钟高达340MHz，即最大带宽是：→→→340MHz*10bit（10bit编码）*3（3个数据通道）=10.2Gbps但是由于HDMI采用的是8bit/10bit编码方式，实际效率是理论值的80%，所以10.2Gbps能传输的最大视频带宽是10.2*0.8=8.1GbpsHDMI基本知识1、HDMI基本概念高清晰度多媒体接口(英文:HighDefinitionMultimediaInterface，HDMI)是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影像信号，最高数据传输速度为2.25GB/s，HDMI，英文全称是HighDefinitionMultimediaInterface，中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。HDMI的全称是“HighDefinitionMultimedeaInterface”，即高清晰度多媒体接口。2002年4月，来自电子电器行业的7家公司——日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝，共同组建了HDMI接口组织——HDMIFounders（HDMI论坛），开始着手制定一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术。HDMI技术是在DVI（DigitalVideoInterface)的基础上推出的，它克服了DVI的缺点，并有了很大的发展，满足了数字化时代传输高质量图形影像的要求。HDMI标准的发展历史：2002年12月9日，HDMI1.0版正式发布，标志着HDMI技术正式登上历史舞台。2004年1月，HDMI1.1版发布。2005年8月，HDMI1.2版发布。2005年12月，HDMI1.2a版发布。2006年6月，HDMI1.3版发布。2009年6月，HDMI1.4版发布。2010年3月，HDMI1.4a版发布，也是最新的一个版本。HDMI标准的主要特性和优势：1.更好的抗干扰性能，能实现最长20米的无增益传输。2.针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化，兼容性好。3.支持EDID和DDC2B标准，设备之间可以智能选择最佳匹配的连接方式。4.拥有强大的版权保护机制（HDCP），有效防止盗版现象。5.支持24bit色深处理（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。6.完全兼容DVI接口标准。7.支持热插拔技术。8.一根线缆实现数字音频、视频信号同步传输，有效降低使用成本和繁杂程度。现在，HDMI正在成为高清时代普及率最高效率最高的数字接口。在任何一台PC和平板电视上，HDMI接口都成了标准化的配置。2、HDMI接口定义HDMI接口有四种:A类(19脚)，A类(HDMI转接口DVI-D29脚)B类(29脚)，B类(HDMI转接口DVI-D29脚)表为A类、B类HDMI连接器以及DVI/HDMI转换线缆的管脚引出线。2.1A类HDMI连接器PinSignal1TMDSData2+2TMDSData2Shield3TMDSData24TMDSData1+5TMDSData1Shield6TMDSData1–7TMDSData0+8TMDSData0Shield9TMDSData0–10TMDSClock+11TMDSClockShield12TMDSClock–13CEC14Reserved(N.C.ondevice)15SCL16SDA17DDC/CECGround18+5V19HotPlugDetect2.2B类HDMI连接器PinSignal1TMDSData2+2TMDSData2Shield3TMDSData2-4TMDSData1+5TMDSData1Shield6TMDSData1-7TMDSData0+8TMDSData0Shield9TMDSData0-10TMDSClock+11TMDSClockShield12TMDSClock-13TMDSData5+14TMDSData5Shield15TMDSData5-16TMDSData4+17TMDSData4Shield18TMDSData4-19TMDSData3+20TMDSData3Shield21TMDSData3-22CEC23Reserved(N.C.ondevice)24Reserved(N.C.ondevice)25SCL26SDA27DDC/CECGround28+5V29HotPlugDetect2.3A类HDMI接口转接DVI-DHDMIPinSignalWireDVI-DPin1TMDSData2+A22TMDSData2ShieldB33TMDSData2-A14TMDSData1+A105TMDSData1ShieldB116TMDSData1-A97TMDSData0+A188TMDSData0ShieldB199TMDSData0-A1710TMDSClock+A2311TMDSClockShieldB2212TMDSClock-A2413CECN.C.N.C.14ReservedN.C.N.C.15SCLC616DDCC717DDC/CECGroundD1518+5V5V1419HotPlugDetectC1620NotConnected421NotConnected522NotConnected1223NotConnected1324NotConnected2025NotConnected2126NotConnected82.4B类HDMI接口转接DVI-DHDMIPinSignalWireDVI-DPin1TMDSData2+A22TMDSData2ShieldB33TMDSData2-A14TMDSData1+A105TMDSData1ShieldB116TMDSData1-A97TMDSData0+A188TMDSData0ShieldB199TMDSData0-A1710TMDSClock+A2311TMDSClockShieldB2212TMDSClock-A2413TMDSData5+A2114TMDSData5ShieldB1915TMDSData5-A2016TMDSData4+A517TMDSData4ShieldB318TMDSData4-A419TMDSData3+A1320TMDSData3ShieldB1121TMDSData3-A1222CECN.C.N.C.23ReservedN.C.N.C.24ReservedN.C.N.C.25SCLC626DDCC727DDC/CECGroundD1528+5V5V1429HotPlugDetectC16NotConnectedN.C.82.5主要引脚介绍2.5.1英文介绍TheHDMIPlugAsillustratedinFigurebelow,anHDMIconnectorcontains19pins,whichinclude:TMDSdatachannels(6pins):thesecarrythedigitaldatarepresentingaudioandvideo.Videodataarealwayssentinanuncompressedformatandincludeshorizontalandverticalblankingintervals.Audiodata,whichcanconsistofanycompressed,non-compressed,PCM,singleormulti-channelformats(includingthenewDTS-HDMasterAudioandDolbyTrueHDformatsforbluelaserDVDs),fitintothevideoblankingintervalsandaresentasHDMIpackets.TMDSclockchannel(2pins):thisisareferenceclocksignalthatenablesthereceivingdevicetorobustlyrecoverthedatastream.ConsumerElectronicsControl(CEC)(1pin):thisisanoptionalfeatureinHDMIdevices.Itisadedicatedcontrolbusthatenablesdevicestoautomaticallycontrolotherattacheddevices.SeedetaileddescriptionofCECbelow.DisplayDataChannel(DDC)(1pin):thisisanI2Cbusthatisusedfordevicestoconveytheircapabilityinformationtootherdevices,andisalsousedforHDCPauthenticationandencryption.+5Vpower(1pin):supplieslowcurrent,+5VDCpowerforthepurposeofreadingtheEDIDROMcontainedinthedisplay.HotPlugDetect(1pin):asignalintendedtoconveytothesourcethatahotplugeventhasoccurred(suchasac