DVI接口详解

西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-1-2006年写于西安东仪校区目录DVI的定义......................................................................................................................................2TMDS的定义..................................................................................................................................2采用DVI接口标准的优点..............................................................................................................5DVI接口规格和定义.......................................................................................................................6自在飞花轻似梦无边丝雨细如愁西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-2-2006年写于西安东仪校区DVI的定义DVI全称为DigitalVisualInterface，它是1999年由SiliconImage、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（DigitalDisplayWorkingGroup，数字显示工作组）推出的接口标准。它是以SiliconImage公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。数字显示接口（DigitalVisualInterface,DVI）是一种适应数字平板显示器飞速发展而产生的显示接口。目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的A/D（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。在DVI之前也存在一些数字接口标准，但都未能成为工业标准。目前便携系统中采用低电压差分信令（LowVoltageDifferentialSignaling,LVDS）数字接口连接液晶显示屏，但是这一技术不太适合桌面显示器。其他数字接口，如数字平板标准（DigitalFlatPanel,DFP）、视频电子标准协会的即插即显标准（VESA（r）PlugandDisplay）、以及OpenLDI标准也未能被业界普遍接受。TMDS的定义TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化传输差分信号）是一种微分信号机制的高速串行接口，采用的是跃变最小化差分信令（TransitionMinimizedDifferentialSignaling,TMDS）传送数据到监视器，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。TMDO通过“on”和“off”状态间的跃变来传送数据，采用布尔异或（XOR）或者异非或（XNOR）操作这一先进的编码算法来最小化跃变，以避免额外的电磁干扰（EMI）对电缆的影响，并附加了平衡直流（DC）信号的操作。图1表示了TMDS机构的显示数据（像素）流，在这个过程中，输入的八位数据被编码为十位跃变最小化的、直流平衡的字符。（前八位是编码的数据，第九位用于识别数据是否采用了XOR或XNOR逻辑编码，第十位用于直流平衡。）如图1所示，DVI允许两个TMDS链，每一链由三路数据通道组成，用于传送RGB信息，最大带宽为165MHz，相当于每秒165M个像素。西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-3-2006年写于西安东仪校区注：给定分辨率所需的带宽是由监视器的刷新频率和消隐间隔（包括行、场消隐间隔的总和）决定的，可用下列公式计算：分辨率×刷新频率×（1+消隐间隔）=像素/秒例如，显示SXGA的分辨率、60Hz刷新频率、5%的消隐间隔，则：1280×1024×60×1.05=82，565，360在这种情况下，显示SXGA所需带宽为83MHz，利用165MHz带宽的单链TMDS就够了。表1显示分辨率分辨率像素VGA640×480SVGA800×600XGA1024×768SXGA1280×1024UXGA1600×1200HDTV1920×1080QXGA2048×1536西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-4-2006年写于西安东仪校区表2DVI1.0支持的分辨率显示器支持的分辨率单链DVI双链DVI60HzLCD5%消隐间隔1920×1080（HDTV）2048×1536（QXGA）75HzCRT15%消隐间隔1280×1024（SXGA）2048×1536（WXGA）85HzCRT约15%消隐间隔1028×1024（SXGA）1920×1028（HDTV）DVI也支持VESA的显示数据通道（DisplayDataChannel，DDC）和扩展的显示器识别数据（ExtendedDisplayIdentificationData,EDID）规范。DDC是显示适配器和监视器间的标准通信通道；EDID是一种标准的数据格式，包含了监视器信息，比如厂商信息、监视器时序、最大图像尺寸和色彩性能。EDID信息存储于显示器中，并通过DDC通信。EDID和DDC允许系统、显示器和图形适配器间进行通信，以使系统能根据显示器的特性进行配置。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-5-2006年写于西安东仪校区采用DVI接口标准的优点一、速度快DVI信号的原理，是将显卡中经过处理的待显示R.G.B数字信号与H.V信号进行组合，按最小非归零编码，将每个像素点按10hit的数字信号进行并→串转换，把编码后的R.G..B数字流与像素时钟等4组信号按照T.M.D.S.方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的10倍，以1024×768×70的分辨率为例，像素时钟为75MHZ，码流时钟为75MHz×10,为0.75GHZ。一般DVI的码流在0.24GHZ到1.65GHZ之间。DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。目前DVI系统的规格已经比较成熟了：显卡产生的数字信号（包括控制信息和数据信息）由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道（至少要包含4条数据线：RGB三种信号和时钟信号）发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。由于TMDS协议本身就是SiliconImage制定的算法，因此SiliconImage制造的发送器和接收器自然是最佳选择。根据DVI标准，一条TMDS通道可以达到165MHz的工作频率和10-bit接口，也就是可以提供1.65Gbps的带宽，这足以应付1920*1080/60Hz的显示要求。另外，为了扩充兼容性，DVI还可以使用第二条TMDS通道（就像原理图中一样），不过其工作频率必须与另一条同步——比如说我们需要2Gbps的带宽，那么两条通道都要工作于100MHz上面（100MHz*2*10-bits）。在两个TMDS通道的情况下，标准则允许更大的带宽。双连接的DVI显卡可以支持最大330MHz的带宽，这样可以轻松实现每个象素8bit数据，2048×1536分辨率。一块带有两个DVI通道的显卡具有2个TMDS传送器和2个DVI接口，这两个接口可以用来驱动两个不同的数字显示器。当然，用户也可以选择只驱动一个显示器，这样就可以获得更高的单西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-6-2006年写于西安东仪校区通道带宽驱动高分辨率的画面（比如ViewSonic的VP2290b）。正是由于有了这么高的带宽优势，DVI逐渐成为了业界最具前途的规范。二、画面清晰计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。DVI接口规格和定义DVI有DVI1.0和DVI2.0两种标准，其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道（data0-data2），传输图像的最高像素时钟为165M，信道中的最高信号传输码流为1.65GHz，最高分辨率可达1600×1200×60。而DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道(data0-data5)，传输图像的最高像素时钟为330M，可支持1920×1280分辨率，支持HDMI格式，每组信道中的最高信号传输码流也为1.65GHz。目前还没有DVI2.0的应用，因此目前所说的DVI都是指DVI1.0标准。DVI定义了DVI-I（Integrated）和DVI-D(Digital)两种接口（其实还有一种DVI-Analog（DVI-A），不过较少见），从接口定义上可以看出，DVI-I实际上是在DVI-D的基础上增加了模拟接口。DVI连接器DVI连接器有24针，能容纳两路TMDS链和VESADDC及EDID。DVI规范定义了两种连接器：*DVI-Digital(DVI-D),只支持数字式显示器*DVI-Integrated(DVI-I)，支持数字式显示器，并兼容模拟式显示器。支持DVI标准的芯片组目前提供支持个人电脑与数字显示器的DVI芯片组的厂商已有数家，比较领先的有Silicon、TI等。其中TI公司新推出了五种发射器和七种接收器芯片，都采用了TMDS核心技术，并且与DVI1.0相兼容。新元件提供了广泛的频率范围（25～165MHz），支持各种显示分辨率，从VGA到UXGA。DVI发射器可用于笔记本电脑、桌上型电脑以及全功能的个人电脑；DVI接收器可用于液晶显示器、数字显示器以及数字投影仪。图2所示的是DVI-D和DVI-I插座，位于PC的背面。来自数字平板显示器的DVI-D接口西安航空技术专科学校自在飞花编著[e-mail]-7-2006年写于西安东仪校区的插谷地有12针或24针（单链DVI-I插