視頻傳輸領(lǐng)域已被HDMI(高分辨率多媒體接口)、DVI(數(shù)字視頻接口)以及DisplayPort所取代。HDMI(什么是HD-MDI)和DVI(Digital Visual Interface)數(shù)字視頻接口的要求幾乎完全相同,并同時處理一組高頻和低頻信號。其中HDMI是DVI標(biāo)準(zhǔn)的升級增強版,不僅支持音頻信號,還改進(jìn)了DVI標(biāo)準(zhǔn)的不足,即DVI+音頻=HDMI。HDMI接口小巧(與USB相當(dāng)),采用TMDS編碼(最小跳變差分信號又稱最小化傳輸差分信號),傳輸線長度為15m,并可向下兼容DVI,也支持HDCP(高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù))。既避免了內(nèi)容非法拷貝,同時還支持VESA組織的EDID(擴展顯示識別數(shù)據(jù))、DDC(顯示數(shù)據(jù)通道,用以讀出EDID)及DMT(監(jiān)視同步協(xié)議)。
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DVI用于與數(shù)字顯示器的高速數(shù)字連接,采用TMDS技術(shù)來傳輸數(shù)據(jù)的高頻(視頻)信號(如圖2DVI數(shù)字視頻接口設(shè)計方案中紅色塊所示)。
2、I2C總線的應(yīng)用
圖2中I2C總線因為簡單且容易上手,故應(yīng)用范圍很廣泛。I2C總線由雙線式的通信總線組成.支持單個主控器(master)與多個受控器(slave)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸(見圖2中蘭色與黑色方塊所示)。主控器或處理器負(fù)責(zé)控制總線——特別是串行時鐘 (SCL)線。數(shù)據(jù)通過串行數(shù)據(jù)(SDA)線在主控器與受控器之間傳輸。數(shù)據(jù)可以4種速度或模式進(jìn)行傳輸。其通過處理器,或?qū)偩€速度加以控制可實現(xiàn)混合速度通信。I2C總線可用于當(dāng)前眾多的、基于微控制器及微處理器的系統(tǒng)或其他鏈接了諸多I/O設(shè)備的系統(tǒng),也很適合電信/網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
3、高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)(HDCP)。用于通過DVl發(fā)送視頻信號時的內(nèi)容保護(hù);實現(xiàn)HDCP(見圖2蘭色塊HDMI/DVI- HDCP的實現(xiàn)示意),需要從數(shù)字內(nèi)容保護(hù)認(rèn)證的L.L.C(Intel的子公司)獲取唯一的許可。(用加密技術(shù)防止受保護(hù)內(nèi)容受到竊聽)。
圖2中TMDS信號采用四個差分對傳輸R、G、B和時鐘,占用19針連接器的8個引腳。HDMI和DVI設(shè)計為“即插即用”,即監(jiān)視器(接收端)和視頻源連接在一起時尋找最佳性能協(xié)同工作的方法。多數(shù)新型TMDS HDTV(高清晰度電視)芯片包含兩組完整TMDS (高頻)輸入,但無法處理LoF(低頻)信號。
TMDS包括3個R、G、B數(shù)據(jù)和1個時鐘(clock),共計4個通道(稱為1個TMDS連接,見圖3中間部分)的傳輸回路。TMDS是把8位的RGB視頻數(shù)據(jù)變換成10位轉(zhuǎn)換最小化、DC平衡的數(shù)據(jù),再完成數(shù)據(jù)的串行處理;接收端設(shè)備對串行數(shù)據(jù)解決串行變成并行數(shù)據(jù),再轉(zhuǎn)換成8位視頻信號。因此,傳輸數(shù)字RGB數(shù)據(jù)需要3個轉(zhuǎn)換最小化差分采樣信號構(gòu)成一個TMDS連接,如圖3所示。
每個通道提供165MHz帶寬,1個10位的TMDS傳輸通道速率達(dá)1.65Gb/s,3個TMDS通道速率達(dá)4.95Gb/s。若采用dual-1ink連接方式,其帶寬可達(dá)330MHz,傳輸速率可達(dá)9.9Gb/s,支持1600Х1200@85Hz的UXGA或2048Х1536@75Hz的QXGA圖像以及720p、1080i、1080p的HDTV視頻信號的無壓縮實時傳輸。
從圖3可以知道,發(fā)送器分別將視頻、音頻信號變換并合成為接收器可接收的信號格式。然后,進(jìn)行HDCP加密處理以及TMDS編碼,將并行視頻、音頻等數(shù)據(jù)行串行化處理,以最小化差分信號形式進(jìn)行傳輸。在接收側(cè)進(jìn)行的處理與發(fā)送側(cè)順序相反。搭載HDCP的發(fā)送接收設(shè)備之間也利用DDC線進(jìn)行密碼鍵的認(rèn)證。這是一個使用了硬件ID的加密系統(tǒng),發(fā)送側(cè)和接收側(cè)以一定間隔相互確認(rèn)進(jìn)行傳輸。HDMI認(rèn)證了一旦中途不成立時圖像和音頻信號傳輸立即被中斷的內(nèi)容保護(hù)技術(shù)。
4、HDMI/DVI數(shù)字視頻接口功能要實現(xiàn)HDMI和DVI系統(tǒng)中的“即插即用”功能,源端(通??梢允请娔X、攝像機或DVD播放器)和接收端(通常接收機或監(jiān)視器)必須連接起來。HDMI和DVI借用VESA (視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會)的開放標(biāo)準(zhǔn),采用DDC(數(shù)字顯示通道)、一個稱為HPD(高性能數(shù)據(jù))的新信號(熱插拔檢測)、以及一路可以由源端向接收端提供50mA電流的標(biāo)準(zhǔn)5V信號。在標(biāo)準(zhǔn)的VESA方法中,源端尋址EDID(擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù))EPROM。該EPROM器件包含接收設(shè)備的品牌、類型號、以及所支持的分辨率模式。源端和接收端必須至少有一種相同的顯示模式,以便二者協(xié)同工作(見圖4)。
圖4中給出了作為四個差分對連接的TMDS信號,+5V,HPD以及DDC信號。DDC信號連接至EDID,EDID電源由接收端內(nèi)部提供。圖4說明了源端和接收端的通用連接模式。源端和接收端通過I2C兼容的DDC線路進(jìn)行通信。I2C規(guī)范是+5V規(guī)范。典型的EDID EPROM如24LC22包含2kb的EPROM用于存儲所需信息,可工作于2.5V至5.5V。工作于+3.3V電源時,典型的低成本EDID EPROM不具備+5V耐壓。因此,EDID EPROM器件必須工作于+5V電源,或者外部帶有+5V保護(hù)。
顯示數(shù)據(jù)通道(DDC)是用于讀取表示接收側(cè)清晰度等顯示能力的擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)(EDID)的信號線。搭載HDCP的發(fā)送接收設(shè)備之間也利用DDC線進(jìn)行密碼鍵的認(rèn)證。而連接源設(shè)備與接收器,任何源設(shè)備與接收器之間的HDMI連接都具有智能化特點,即接收器的EDIDROM芯片將顯示所支持的全部音頻和視頻格式,包括色深模式。這種方式可以使用戶享受到經(jīng)過自動優(yōu)化、達(dá)到最佳質(zhì)量模式的音頻與視頻體驗,所有連接在一起的HDMI設(shè)備都能夠?qū)@種功能提供相互支持。
多點控制單元 (MCU)
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