HDMI接口硬件測(cè)試

1、HDMI 接口硬件測(cè)試目錄 Table of Contents6 HDM測(cè)試方案22HDM的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)2.1音視頻融合2.2良好的兼容性2.3岀色的抗衰減能力2.4支持更多原色色深3 HDM物理接口3.1TYPE A3.2TYPE B3.33.43.4.1TMD概述93.4.2TMD系統(tǒng)運(yùn)行條件及測(cè)試特性，. 103.4.3HDM源端TMD特性 103.4.4HDM接收端TMD特性113.4.5傳輸系統(tǒng)TMD特性123.4.6+5V電源133.4.7DD（信號(hào)143.4.8熱插拔檢測(cè)信號(hào) 143.4.9ceC言號(hào)15TYPE CHDM電氣特性及要求94 HDM的信號(hào)傳輸原理154.1視頻數(shù)據(jù)周期

2、174.1.1視頻支持格式174.1.2象素編碼和色彩深度184.2數(shù)據(jù)孤島周期194.3控制周期205 HDM數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)216.1測(cè)試儀器要求246.1.1測(cè)試夾具（TAP）246.1.2抖動(dòng)/眼圖分析儀256.1.3數(shù)字示波器256.1.4探頭和線纜266.1.5信號(hào)發(fā)生器26TDSHT軟件介紹27源端測(cè)試286.3.1數(shù)據(jù)眼圖286.3.2時(shí)鐘抖動(dòng) 296.3.3時(shí)鐘占空比 306.3.4過(guò)沖/下沖316.3.5上升/下降時(shí)間316.3.6對(duì)間偏移326.3.7對(duì)內(nèi)偏移326.3.8低電平輸出電壓 33接收端測(cè)試346.4.1抖動(dòng)容限346.4.2最小/最大差分?jǐn)[幅容限 .346.

3、4.3對(duì)內(nèi)偏移356.4.4差分阻抗35cable測(cè)試366.5.1數(shù)據(jù)眼圖366.26.36.46.517表目錄 List of Table表1 HDM源端DC特性錯(cuò)誤！未定義書簽。表2 HDM源端AC特性表3接收端設(shè)備DC寺性149表4接收端設(shè)備AC寺性19表5 HDM接收端阻抗特性14表6傳輸系統(tǒng)TMD參數(shù)14表7 +5V電壓管腳電壓要求22表8 DD鏈路最大電容要求220表9 DD鏈路上拉電阻要求220表10熱插拔電氣特性要求217表11傳輸期間傳輸類型和編碼類別26表12 HDM皮持的分辨率和幀頻28表13前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的每個(gè)數(shù)據(jù)周期類型32表14 TMD接收同步建立時(shí)間和擴(kuò)展周期參數(shù)3

4、2表15 HDM接口硬件測(cè)試內(nèi)容35圖目錄 List of Figures圖1左邊是插座，右邊是插頭圖2 TYPE A言號(hào)定義圖3 左邊是插座，右邊是插頭圖4 TYPE B信號(hào)定義圖5左邊是插座，右邊是插頭圖6 TYPE C言號(hào)定義圖7 TMDS差分對(duì)結(jié)構(gòu)示意圖10圖8差分信號(hào)的單端電平和差分電平10圖9 TMD鏈接測(cè)試點(diǎn)10圖10均衡器公式及增益10圖11源端測(cè)試示意圖10圖12源端測(cè)試信號(hào)眼圖模板11圖13接收端測(cè)試示意圖11圖14接收端測(cè)試眼圖模板12圖15傳輸系統(tǒng)測(cè)試示意圖12圖16類一傳輸衰減限制13圖17類二銅線傳輸衰減限制13圖18 HDM信號(hào)流框圖15圖19 HDM皮持的音頻格

5、式16圖20 720X 480的數(shù)據(jù)傳送周期17圖21默認(rèn)象素編碼：RGB4：4：4 , 8BITS/分量19圖22 YCBCR 4:2:2 分量.19圖23 8位 YCBCR 4:4:4格式映射19圖24 TMD周期與編碼類型19圖25數(shù)據(jù)島前導(dǎo)碼和保護(hù)碼21圖26視頻數(shù)據(jù)周期中的前導(dǎo)碼21圖27測(cè)試點(diǎn)示意圖24圖28安捷倫提供的HDMI測(cè)試夾具25國(guó)29 TMD筆國(guó)崖：t斎國(guó)國(guó) 302525HDM接口硬件測(cè)試規(guī)范關(guān)鍵詞：數(shù)字高清、HDMI TDSHT3測(cè)試摘 要：本文介紹了數(shù)字高清技術(shù)的特點(diǎn)及業(yè)界與高清相關(guān)的接口，詳細(xì)分析了 HDM接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 從中總結(jié)和提取出了硬件特性要求和測(cè)試要求，

6、同時(shí)介紹了 HDM的幀結(jié)構(gòu)，最后介紹了使用TDSHT軟件進(jìn)行HDM接口測(cè)試的過(guò)程。1 綜述隨著音視頻產(chǎn)品和格式的發(fā)展，特別是HDTV產(chǎn)品日益被普通消費(fèi)者所接受，高清格式節(jié)目所帶來(lái)的大量數(shù)據(jù)的傳輸壓力、 更多的高保真聲道導(dǎo)致的布線混亂， 以及日益重要的高清音視頻節(jié)目版權(quán)保護(hù)，都向技術(shù)發(fā)展提出了新的需求。目前， 主流數(shù)字家電的接口規(guī)范只能傳輸壓縮或者未壓縮數(shù)字視頻信號(hào)，音頻信號(hào)需要單獨(dú)的接口進(jìn)行連接， 這在使用過(guò)程中給普通消費(fèi)者帶來(lái)不便。1998年9月， intel 在器開發(fā)者論壇 （intel developer forum ）上宣布成立數(shù)字顯示工作小組。 并于 1999年4月提出了 DVIdi

7、gital visual interface）成為計(jì)算機(jī)和電視可以共用的顯示設(shè)備接口。DVI的出現(xiàn),正式提供了數(shù)字輸出數(shù)字輸入的快捷方案。 由于數(shù)字傳輸?shù)闹T多優(yōu)勢(shì)，PC顯示卡和顯示器都逐漸改成以DVI為主要輸出輸入接口。 但是DVI接口僅僅保持在視頻信號(hào)的處暑方面，并沒 有包括音頻信號(hào)的傳輸。本世紀(jì)初，在Holly Woo（大多數(shù)影音工作室、制片商、眾多注明電視節(jié)目供應(yīng)商、有線電視工業(yè)界以及大多數(shù)消費(fèi)電子制造商的認(rèn)同下，有Silicon Image 倡導(dǎo)，聯(lián)合 Sony、Hitachi 、 Panasonic 、 PHILIPS、 THOMSON（RC、A）Toshiba 等數(shù)家注明消費(fèi)電子制

8、造商成立的工作組共同開發(fā)， 并簽署協(xié)議認(rèn)可推出了高清晰度數(shù)字多媒體接口HDM（I HighDefinitionDigital Multimedia Interface ）接口標(biāo)準(zhǔn)，并于 2002年12月正式公布了 HDMI Version 1.0規(guī)范。該接口退出后不久，DV艙壇于2003年10月批準(zhǔn)HDM為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸制式之一。2004年5月HDMI 1.1規(guī)格發(fā)布，2005年8月又推出了 1.2標(biāo)準(zhǔn)，2005年12月推出了 1.2a標(biāo)準(zhǔn)。2006年6月推出了現(xiàn)在使用 HDMI 1.3 標(biāo)準(zhǔn)。2 HDMI 的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)足夠的帶寬需求： 數(shù)字高清的數(shù)據(jù)量和傳輸量是非常巨大的，連接信號(hào)源與接收端的數(shù)

9、據(jù)接口和線纜必須能提供大于數(shù)字高清視頻播放所要求的帶寬。HDTV1080P高清模式所需要的數(shù)字帶寬在 2.0Gbps 2.2Gbps （ 1920x 1080*24bit x 30frame x 1.4 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)），算上 8聲道（ 7.1 音響系統(tǒng)）的音頻傳輸需求，總的帶寬需求也沒有超過(guò)4Gbps。而HDMI1.0標(biāo)準(zhǔn)可以在HDM接口間提供5Gbps完全能夠滿足高清格式數(shù)據(jù)的傳輸要求。隨著標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，將來(lái)能夠提供更高的帶寬，現(xiàn)在的 1.3標(biāo)準(zhǔn)最高可以達(dá)到 10Gbps。2.1 音視頻融合通過(guò)HDM接口我們可以直接欣賞到數(shù)字高清所帶來(lái)的震撼效果,而不用分開來(lái)傳輸音頻和視頻，HDM接口也是現(xiàn)在唯一

10、能提供音視頻同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)字高清傳輸接口。音視頻的融合大大簡(jiǎn)化了我們連接影音設(shè)備的工程。連接一個(gè) 7.1 聲道的音響系統(tǒng)我們需要 8條音頻線。 而HDM接 口只要一根線就所有工作都搞定,面對(duì)這么簡(jiǎn)單的連線， 誰(shuí)不愿意使用這么方面的東西呢。2.2 良好的兼容性現(xiàn)在的設(shè)備提供DVI接口的遠(yuǎn)多于HDM接口的。為了節(jié)省成本和順利推行HDM接口，HDMI接口完全是兼容DVI接口（接口信號(hào)定義兼容， 只是采用了不同的接口封裝），通過(guò) DVI-HDMI接口轉(zhuǎn)接器，就可以方便的使用HDM 接口了。2.3出色的抗衰減能力HDM在數(shù)據(jù)傳輸方面有著出色的抗衰減能力，這使得它在長(zhǎng)距離傳輸上比DVI等方式更具優(yōu)勢(shì)。普通H

11、DM線與高價(jià)HDM線性能表現(xiàn)類似（只要通過(guò)測(cè)試合格）HDM沒有指定長(zhǎng)度限制，但是一般的線纜廠商提供的HDM銅線都在15M以內(nèi)，一方面有良好的可靠性保證,方面價(jià)格比較利于消費(fèi)者接受。這個(gè)距離也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)DVI所能保證的5M勺距離。2.4 支持更多原色色深DVI由于產(chǎn)生于PC平臺(tái)，其支持的原色的色深受限于True Color的24bit，而現(xiàn)在的數(shù)字電視要求的是 36bit 高逼真畫面，即要求三原色各自有12bit數(shù)字視頻信號(hào)。目前，DVI無(wú)法滿足這種要求，而HDM則可以支持12bit數(shù)字視頻信號(hào)。HDM的出現(xiàn)使我們可以欣賞到色彩層次更加豐富，暗影細(xì)節(jié)更多的畫面。3 HDMI 物理接口HDM物理接口

12、總共有三種類型:Type A/B/C 。Type A接口攜帶所有的HDM信號(hào)，包括單一的TMDS LINK。Type B連接器比Type B稍微大一些，攜帶了兩個(gè) TMDS LINK 般用于相對(duì)要求較高的計(jì)算機(jī)顯示方面。Type C 是mini HDMI接口，包括一個(gè)TMDS link，在尺寸上面比Type A小，所攜帶的信號(hào)和Type A 是樣的。接口分為插座（RECEPTACLE和插頭（PLUG ,插座放置在單板上，插頭則是HDM線纜的接頭。下面是三種類型的插座和插頭的機(jī)械尺寸和外貌。3.1Type A圖1左邊是插座，右邊是插頭圖2 Type A 信號(hào)定義3.2Type B圖3左邊是插座，

13、右邊是插頭圖4 Type B 信號(hào)定義3.3Type C圖5左邊是插座，右邊是插頭圖6 Type C 信號(hào)定義3.4HDMI 電氣特性及要求HDM的電氣特性是與TMD信號(hào)特性相關(guān)，同時(shí)也與TMD時(shí)鐘相關(guān)，其中的接口測(cè)試是根據(jù)傳輸?shù)牟煌A段而分段測(cè)試，最后組成一個(gè)完整的測(cè)試。341 TMDSS述TMD差分結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。TMDS技術(shù)利用電流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生低電壓差分信號(hào)，在接收端通過(guò)DC耦合形成傳輸，傳輸鏈路的參考電壓AVcc設(shè)置差分信號(hào)的高電平，低電平由HDMI源的電流和接收端的終端匹配電阻決定，終端電阻RT和傳輸線的特性阻抗Zo必須匹配，一般 選擇50歐姆。圖7 TMDS差分對(duì)結(jié)構(gòu)示意圖差分線

14、的單端信號(hào)高電平是 AVcc,低電平是Vswing，而差分信號(hào)的擺幅就是 2*Vswing , 高電平是正的Vswing ,低電平是負(fù)的 Vswing,如圖8所示:圖8差分信號(hào)的單端電平和差分電平TMD信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)如圖9所示，TP1是用于測(cè)試HDM的源端輸出，TP2是用于測(cè)試接收端輸入，TP1和TP2結(jié)合用于測(cè)試傳輸電纜。圖9 TMD鏈接測(cè)試點(diǎn)3.4.2 TMDS系統(tǒng)運(yùn)行條件及測(cè)試特性終端供電電壓 AVcc： 3.3V ± 5%;終端匹配電阻 RT： 50ohms± 10%這個(gè)恢復(fù)時(shí)鐘用所有的TMD時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的抖動(dòng)特性都與一個(gè)理想的恢復(fù)時(shí)鐘相關(guān),在測(cè)試TMD信號(hào)眼圖的時(shí)

15、候做觸發(fā)源，這個(gè)觸發(fā)源用一個(gè)PLL來(lái)實(shí)現(xiàn)，帶有-3dB帶寬為4MHz的低通濾波器。另外通常高速串行總線都有加重和預(yù)加重，在HDM接口采用傳輸線均衡器來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而 改善傳輸性能，在接收端能夠有一個(gè)比較理想的眼圖。圖10均衡器公式及增益3.4.3 HDM源端 TMD特性HDM需要一個(gè)DC耦合TMD連接，源端測(cè)試示意圖如圖 10所示，AVcc為3.3V。圖11源端測(cè)試示意圖源端設(shè)備應(yīng)滿足DC寺性，如表1：表1 HDMI源端DC特性ItemValue單端輸出停靠電壓， VOFFAVcc± 10mV單端輸出擺放電壓， Vswing400mVC Vswing < 600mV單端輸出高電平，

16、VH如果接收端支持 TMDS寸鐘W 165MHz則為AVcc± 10mV如果接收端支持TMDS寸鐘>165MHz則為 (AVcc-200mV) W VHW (AVcc+10mV)單端輸出低電平，VL如果接收端支持 TMDS寸鐘W 165MHz則為(AVcc-600mV) < VLW (AVcc-400mV);如果接收端支持TMDS寸鐘>165MHz則為(AVcc-700mV) < VL< (AVcc-400mV)源端設(shè)備應(yīng)滿足AC寺性，如表2:表2 HDMI源端AC特性ItemValue上升/下降時(shí)間(20% -80 %)75ps w上升/下降時(shí)間w 0

17、.4Tbit最大過(guò)沖全差分幅度(Vswing*2 )的25%差分信號(hào)間skew0.15Tbit差分對(duì)信號(hào)間skew0.20Tcharacter時(shí)鐘占空比， min / average / max40% / 50% / 60%TMDS差分時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)，max0.27Tbit在源端的TP1處按照?qǐng)D11的測(cè)試設(shè)計(jì)，測(cè)出的眼圖應(yīng)該是如圖12所示，要求滿足時(shí)間的幅度的最小眼張開寬度，這與平均的差分偏移和最高和最低電平有關(guān)。圖12源端測(cè)試信號(hào)眼圖模板Vhigh (max) = Vswi ng (max) + 15% * (2*Vswi ng (max) = 600 + 180 = 780mVVhigh (

18、min) = Vswi ng (min) - 25% * (2*Vswi ng (min) = 400 - 200 = 200mVVlow (max) = -Vswi ng (max) - 15% * (2*Vswi ng (max) = -600 - 180 = -780mVVlow (mi n) = -Vswi ng (mi n) + 25% * (2*Vswi ng (mi n) = -400 + 200 = -200mV最小眼圖張開幅度 =Vhigh (min)- Vlow (min) = 400mV3.4.4 HDM接收端 TMDSI性性HDM接收端測(cè)試采用如圖13所示的測(cè)試示意圖:

19、圖13接收端測(cè)試示意圖接收端設(shè)備應(yīng)滿足的DC寺性如表3所示:表3接收端設(shè)備DC特性ItemValue在接收端連接并運(yùn)行的情況下輸入差分電平，Vidiff150w Vidff w 1200mV輸入共模電平，VicmVicm1:如果接收端僅支持TMD時(shí)鐘w 165MHz貝U (AVcc-300mV) w Vicm1w (AVcc-37.5mV ) 如果接收端僅支持TMD時(shí)鐘> 165MHz貝U (AVcc-400mV) < VicmK (AVcc-37.5mV )Vicm2:AVcc ± 10mV在接收端沒有連接或使用的情況下差分電平AVcc ± 10mV注：所有的

20、接收端設(shè)備必須都要支持Vicm電平范圍(包括Vicm1和Vicm2)，AC耦合時(shí)共模為Vicm2，但是源端并不允許在 Vicm2運(yùn)行，當(dāng)高速傳輸時(shí)，DCffi合Vicm1小于上表中的要求，則源端設(shè)備會(huì)終止通信。接收端設(shè)備應(yīng)滿足的ACC寺性如表4所示:表4接收端設(shè)備AC特性ItemValue最小差分敏感電平(peak-to-peak )150mV最大差分輸入電平(peak-to-peak )1560mV最大允許差分對(duì)內(nèi)偏移TMD時(shí)鐘在 225MH以下：0.4TbitTMD時(shí)鐘在 225MH以上：0.15Tbit + 111 ps最大允許差分對(duì)間偏移0.2Tcharacter + 1.78 nsT

21、MD時(shí)鐘抖動(dòng)0.30Tbit上升時(shí)間w 200ps接收端設(shè)備測(cè)試在TP2的眼圖要求如下:圖14接收端測(cè)試眼圖模板表5 HDMI接收端阻抗特性ItemValueTDR(時(shí)域反射計(jì))上升時(shí)間(10%-90%w 200ps整個(gè)連接阻抗100ohms± 15%終端阻抗(Vicm在Vicm1范圍內(nèi))100ohms± 10%終端阻抗(Vicm在Vicm2范圍內(nèi))100ohms± 35%傳輸系統(tǒng)(Cable assembly)纜、接收端轉(zhuǎn)換器、接收端連接器。345傳輸系統(tǒng)TMDSt性包括五個(gè)獨(dú)立的部分：源端連接器、源端轉(zhuǎn)換器、傳輸電HDM傳輸線測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)在如圖 15所示的TP

22、3和TP4之間:圖15傳輸系統(tǒng)測(cè)試示意圖HDM的傳輸系統(tǒng)有兩類： 一類是支持TMD時(shí)鐘頻率達(dá)74.25MHz;另一類支持TMD時(shí)鐘頻 率達(dá)340MHz HDM傳輸系統(tǒng)測(cè)試采用兩個(gè)不同的眼圖來(lái)衡量：一個(gè)是不加均衡器的測(cè)試(non-equalized )，個(gè)是加均衡器的測(cè)試(equalized )。不加均衡器的眼圖要求，當(dāng)被輸入符合如圖11所示眼圖模板的信號(hào)時(shí)，在TMD輸出波形應(yīng)該在接收端的眼圖符合圖13所示的眼圖模板；加均衡器眼圖要求，當(dāng)被輸入符合圖11所示眼圖模板的信號(hào)時(shí)，在TMD輸出波 形應(yīng)該在接收端的眼圖符合加均衡器后的眼圖模板要求。根據(jù)傳輸線支持的頻率不同，對(duì)應(yīng)于有不同的特性要求。類一（

23、74.25MHz）:傳輸線應(yīng)該符合如下要求:a）各項(xiàng)參數(shù)符合表9要求;b）或者，無(wú)均衡器眼圖符合在 74.25MHz情況下的眼圖模板;類二（74.25MHz）:傳輸線應(yīng)該符合如下要求:a）各項(xiàng)參數(shù)符合表9要求;b）或者，無(wú)均衡器眼圖符合在 165MHz青況下的眼圖模板，并且?guī)Ь馄餮蹐D在340MHz符合模板要求，及如果采用銅線傳輸則必須滿足圖17所示的衰減要求，如果采用帶均衡器的傳輸線，則必須滿足圖18所示的衰減要求。圖17類二銅線傳輸衰減限制加均衡器傳輸衰減限制表6傳輸系統(tǒng)TMDS參數(shù)參數(shù)類一(74.25MHz)類二(>74.25MHz)取大傳輸差分信號(hào)間Skew151 ps111 p

24、s取大傳輸差分信號(hào)內(nèi) Skew2.42 ns1.78 ns遠(yuǎn)端串?dāng)_<-26dB<-26dB衰減：參看圖15參看圖16300kHz - 825MHz< 8dB< 5dB825MHz - 2.475GHz< 21dB< 5dB < 12dB2.475GHz - 4.125GHz< 30dB< 12dB < 20dB4.125GHz - 5.1GHz-< 20dB < 25dB差分阻抗100 歐姆 ± 15%連接點(diǎn)到轉(zhuǎn)換部件：?jiǎn)?dòng)到100 歐姆 ± 10%1ns傳輸線部分：1ns - 2.5 ns圖16類一傳

25、輸衰減限制類二傳輸衰減限制3.4.6 +5V 電源HDM連接器提供一個(gè)管腳用于源端設(shè)備提供5V給傳輸線和接收端設(shè)備。所有的HDM源端設(shè)備都必須能夠提供5V信號(hào)，無(wú)論時(shí)用于DD（或TMD信號(hào)，對(duì)于5V的要求如表10所示，同時(shí) 還應(yīng)提供過(guò)流保護(hù)，當(dāng)大于 0.5A的時(shí)候由源端設(shè)備提供。所有的HDM源端設(shè)備都必須能夠提供至少 55mA合5V電壓管腳，接收端設(shè)備一般消耗的電流不會(huì)超過(guò)50mA當(dāng)接收端設(shè)備啟動(dòng)后最多只需要10mA就可以了。所以傳輸系統(tǒng)必須要能支持最少50mA勺電流通量。5V電壓信號(hào)通過(guò)DDC/CE地信號(hào)作為回路。表7 +5V電壓管腳電壓要求ItemMinMaxTP1電壓4.8V5.3VTP

26、2電壓4.7V5.3V347 DDC言號(hào)DDC（ Dis play Data Cha nn el） I/O、I2C及接地信號(hào)應(yīng)該滿足相應(yīng)的要求，如I2C總線2.1 版本“標(biāo)準(zhǔn)模式”設(shè)備，對(duì)于 HDM設(shè)備的DDd氣特性如表11和表12所示:表8 DDC鏈路最大電容要求ItemHDM源設(shè)備傳輸系統(tǒng)HDM接收設(shè)備SDA-DDC/CEC GND50 pF700pF50 PfSCL-DDC/CEC GND50 pF700pF50Pf表9 DDC鏈路上拉電阻要求ItemValue源端上拉電阻，SCI和SDA1.5k ohms - 2.0k ohms接收端上拉電阻，SCL47k ohms , ±

27、10%3.4.8熱插拔檢測(cè)信號(hào)熱插拔檢測(cè)信號(hào)的參考地就是 DDCCEC勺地管腳。對(duì)于熱插拔信號(hào)的電氣特性要求如下:表10熱插拔電氣特性要求ItemValue高電平（接收端）2.4V - 5.3V地電平（接收端）0V - 0.4V接收端輸出阻抗1000ohms ± 20%高電平（源端）2.0V - 5.3V低電平（源端）0V - 0.8V值得注意的是，許多接收端設(shè)備僅僅是簡(jiǎn)單地把HPD（熱插拔）信號(hào)通過(guò)1k ohms的電阻與+5V相連，實(shí)際上在源端需要把 HPDt號(hào)下拉處理，以可靠的區(qū)分是未連接還是HPD勺高電平信號(hào)。349 CEC言號(hào)CEC（Consumer ElectronicsC

28、ontrol ）是一個(gè)可選的協(xié)議。CEd號(hào)線不論使用還是不使用，都必須與所有的 HDM設(shè)備互連，當(dāng)一個(gè)設(shè)備是最終的 CEC艮設(shè)備時(shí)，就不應(yīng)該把 CEC再連到任何其他的HDM輸出上，CE（在下電后的漏電流最大不能超過(guò)1.8uA ,設(shè)備端最大負(fù)載電容不能超過(guò)200pF,傳輸系統(tǒng)的最大負(fù)載電容不能超過(guò)700pF。4 HDMI 的信號(hào)傳輸原理HDM連接是有一對(duì)信號(hào)源和接收器組成，不過(guò)一個(gè)系統(tǒng)種也可以包括多個(gè)HDM輸入或者輸出設(shè)備。每個(gè)HDM信號(hào)輸入接口都可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接收連接器的信息,同樣信號(hào)輸出接口也會(huì)攜帶所有的信號(hào)信息。一對(duì)信號(hào)源和接收器的 HDM接口的結(jié)構(gòu)為HDM電纜、接收器和發(fā)送器，接收器和發(fā)送

29、起包括三個(gè)不同的TMD數(shù)據(jù)信息通道和一個(gè)時(shí)鐘通道。這些通道支持視頻、音頻和一些附加信息。除此之外，還有DDd道實(shí)現(xiàn)信號(hào)源和接收器之間的數(shù)據(jù)交換，CEd道通過(guò)協(xié)議對(duì)整個(gè)鏈路上的各種視聽設(shè)備進(jìn)行控制,也就是說(shuō)可以通過(guò)遙控器控制HDM連接的多臺(tái)設(shè)備。視頻音頻和附加信息通過(guò)三個(gè)通道傳送到接收器上，而視頻的象素時(shí)鐘則通過(guò) TMD時(shí)鐘通道傳送,接收器接收這個(gè)頻率參數(shù)之后,將還原另外三個(gè)通道傳遞過(guò)來(lái)的信息。視頻信號(hào)傳輸：比如當(dāng) 24bit象素的視頻信號(hào)通過(guò) TMD通道傳輸，TMD將每通道8bit的信號(hào)編碼轉(zhuǎn)換為 10bit 的 DC-balanced （稍作介紹）,在每個(gè) 10bit 象素時(shí)鐘周期傳送一個(gè)最

30、小話的信號(hào)序列到接收器。視頻象素流的速率一般在 25MH 165M之間，當(dāng)視頻格式的速率低于25M （例如480i/NTSC的傳輸率為13.5M）則視頻流種的象素將被重復(fù)使用。視頻流中的編碼可以轉(zhuǎn)換為 RGBYCbCr4： 4： 4或者 4： 2： 2格式以適應(yīng)不同的輸出設(shè)備,隨著技術(shù)的不斷更新,原來(lái)24bit/pixel可以升級(jí)到 36bit 甚至是 48bit/pixel 。圖18 HDMI信號(hào)流框圖HDM通過(guò)數(shù)據(jù)島中的數(shù)據(jù)包方式傳輸音頻和輔助的數(shù)據(jù),為了獲得聲音數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的高可靠性，該數(shù)據(jù)采用了一個(gè)BCH昔誤糾正碼，并在編碼的時(shí)候采用了出錯(cuò)率較地的10bitword進(jìn)行傳輸。聲音信號(hào)

31、則是基于IEC 60958 L-PCM勺信號(hào)流，其聲音的采樣比率可選擇為32KHz、 44.1HDM的聲音信號(hào)傳輸可以支持KHz或者48 KHz,從而滿足任何立體聲系統(tǒng)的需要。相應(yīng)的,單一采樣率最高為192KHZ勺聲音數(shù)據(jù)流，或者采樣率最高為96KHZ的 24個(gè)聲音數(shù)據(jù)流（支持38個(gè)聲道）。HDM同樣可以支持IEC 61937壓縮的最高采樣率為196MHZ勺聲音編碼格式（例如環(huán)繞聲），而且 HDM還能夠攜帶28聲道的ONE BIT AUDIO聲音。圖19 HDMI支持的音頻格式DD（C I2C bus）的使用是為了讓信息源識(shí)別接收器的顯示設(shè)備ID信息（EXTENDEDISPLAYIDENTIF

32、ICATION DATA）,從而發(fā)現(xiàn)接收器的配置信息和能力。TMD的時(shí)鐘通道持續(xù)傳送這視頻的象素比率，在一個(gè)TMD時(shí)鐘通道循環(huán)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)通道都傳送10bit信號(hào)，這10bit字符編碼可以是幾種不同編碼格式中的一種。輸入的源編碼 格式包括視頻象素、 數(shù)據(jù)包和控制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包括音頻數(shù)據(jù)和附加信息數(shù)據(jù)以及相 關(guān)的糾錯(cuò)編碼。對(duì)于以上三種數(shù)據(jù)信息的處理，可以采用多種不同的方式，只要在每一個(gè)TMD通道中包 含2bits的控制數(shù)據(jù)、8bits的視頻數(shù)據(jù)和4bits的數(shù)據(jù)包即可。源編碼采用一種數(shù)據(jù)類型或者在給定的時(shí)鐘循環(huán)中給出編碼的Guard Band即可。HDM的信息傳送分為三個(gè)階段： 視頻數(shù)據(jù)

33、、數(shù)據(jù)島周期和控制周期。 在視頻數(shù)據(jù)周期內(nèi), 象素和視頻信息被傳送；在數(shù)據(jù)島周期，音頻和附加的信息通過(guò)一些列連續(xù)的數(shù)據(jù)包被傳送;在控制周期內(nèi)沒有任何視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)或者附加數(shù)據(jù)被傳送，控制周期在任意兩個(gè)周期 之間是必須存在的。表11傳輸期間傳輸類型和編碼類別周期數(shù)據(jù)傳送編碼類型視頻數(shù)據(jù)視頻象素視頻數(shù)據(jù)編碼(8bits to 10bits)(Guard Band)歸一化成10bits數(shù)據(jù)孤島包數(shù)據(jù)-音頻采樣-信息幀HSYNC VSYNCTERC4編碼(4bits to 10bits)(Guard Band)歸一化成10bits控制控制-前導(dǎo)碼-HSYNC、VSYNC控制周期編碼(2bits t

34、o 10bits)在視頻數(shù)據(jù)周期中每個(gè)通道至少傳送8bits的源編碼，三個(gè)TMD通道總量為24bits的象素信息。數(shù)據(jù)島周期是傳送相似的編碼，TMD錯(cuò)誤修正（TERC4，每個(gè)通道傳送4bits，三個(gè)TMDSI道總共傳送12bits的信息?？刂浦芷谥?，每個(gè)通道傳送2bits信息，三個(gè)TMD通道總共傳送6bits的編碼信息。這 6bits信息包括HSYNC/VSYNC/CTL0/CTL1/CTL2/CTL3在每個(gè)控制周期最后的階段，通過(guò) CTLx bit指出下一個(gè)周期是視頻數(shù)據(jù)周期還是數(shù)據(jù)島周期。F圖表示了一幀圖像數(shù)據(jù)中各個(gè)周期的位置圖20 720 X 480的數(shù)據(jù)傳送周期4.1視頻數(shù)據(jù)周期視頻數(shù)

35、據(jù)周期傳送的是視頻的有效象素，每個(gè)視頻數(shù)據(jù)周期之前都有前導(dǎo)碼，視頻數(shù)據(jù)周期以2位的視頻Leading preamble開始。視頻數(shù)據(jù)周期開始時(shí)有Guard Band標(biāo)志后面?zhèn)鬏數(shù)挠行б曨l數(shù)據(jù)，視頻有效數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)沒有Traili ng Guard Band作結(jié)束標(biāo)記。Guard Band編碼成10bits進(jìn)行傳送，分別是:0通道：0b1011001100;1 通道：0b0100110011 ;2 通道：0b1011001100。4.1.1視頻支持格式一個(gè)HDM設(shè)備所支持的視頻格式有可能是RGB 4:4:4 ; YCbCr 4:4:4 ; YGG 4:2:2 中的任意一種，但是所有的 HDM源

36、端設(shè)備和接收端設(shè)備都至少應(yīng)該支持RGB4:4:4 格式；而對(duì)于源端設(shè)備和接收端設(shè)備支持YOO 4:4:4或YCbO 4:2:2格式，則根據(jù)需要而定，但是如果HDM接收端設(shè)備支持YCBCr 4:4:4 或YCbCr 4:2:2 格式的任意一種，那么以上兩種都應(yīng)該支持。對(duì)于格式的支持能力的交換源端和接收端通過(guò)E-EDID來(lái)進(jìn)行。HDM源端和接收端設(shè)備都有可能支持24、30、36、48bits / pixel的色彩深度格式,24bits的我們稱之為但是對(duì)于24bits深度的格式，源端和接收端設(shè)備都必須要支持。大于“DeeP color ”模式，雖然所有的深度色彩都是可選的，但是一旦HDM源端和接收端

37、支持任何一種"Deepcolor ”模式，則必須支持 36bits格式的。對(duì)于"Deep color ”模式而言YCBCR4:2:2是不允許的。HDM支持的象素和幀頻分兩類，一類是必須支持的，另一類是可選支持的:表12 HDMI支持的分辨率和幀頻首（必）選格式幀頻分辨率640X 480p59.94/60HZ1280X 720p59.94/60HZ1920 X 1080i59.94/60HZ720X 480p59.94/60HZ720 (1440 )X 480i59.94/60HZ1280X 720p50Hz1920 X 1080i50Hz720X 576p50Hz720 (

38、1440)X 576i50Hz次（可）選格式720 (1440) X 240p59.94/60HZ2880 X 480i59.94/60HZ2880X 240p59.94/60HZ1440X 480p59.94/60HZ1920X1080p59.94/60HZ720 (1440)X 288p50Hz2880 X 576i50Hz2880X 288p50Hz1440X 576p50Hz1920X1080p23.98/24HZ1920X1080p25Hz1920X1080p29.97/30HZ2880X 480p59.94/60HZ2880X 576p50Hz1920 X 1080i ( 1250

39、 total )50Hz720 (1440 )X 480i119.88/120HZ720X 480p119.88/120HZ1920 X 1080i119.88/120HZ1280X 720p119.88/120HZ720 (1440 )X 480i239.76/240HZ720X 480p239.76/240HZ720 (1440)X 576i100Hz720X 576p100Hz1920 X 1080i100Hz1280X 720p100Hz720 (1440) X 576i200Hz720X 576p200Hz4.1.2象素編碼和色彩深度HDM支持3種象素編碼：RGB4:4:4 ; YC

40、BCr 4:4:4 ; YCBCR 4:2:2，同時(shí)支持4種色彩深度: 24、30、36、48bits / pixel，而僅僅 RGB4:4:4 和 YCbG 4:4:4 可用在多于 24bits 的“ DeepColor ”模式。以24bits為例，圖25表示RGB 4:4:4 格式的編碼:圖21 默認(rèn)象素編碼： RGB 4:4:4 ， 8bits/ 分量而圖 26所示的是24bits YCBCR 4:2:2 信號(hào)映射和傳輸時(shí)序, 因?yàn)?:2:2 僅需要每個(gè)象素 2個(gè)分量，所以 24bits被分成了 12bits 代表 Y ， 12bits 代表 C。圖22 YCBCR 4:2:2 分量在H

41、DM種應(yīng)用的YGG 4:2:2象素格式更像ITU-R BT.601標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的，高8位代表Y映射到通道1的8位，低 4位映射到通道 0的低4位，如果采用多于 12位的，則有效位應(yīng)該左移，而LSb應(yīng)該補(bǔ)零。第三種編碼: YCBCR 4:4:4 與第一種類似,如圖 27所示:圖23 8位YCBCR 4:4:4格式映射對(duì)于色彩深度位24bits/pixel的格式，象素的傳送速率與TMD時(shí)鐘一致，而對(duì)于更深的色彩深度，TMDSU應(yīng)該比象素時(shí)鐘更快，以提供更高的帶寬，TMD時(shí)鐘是隨著象素字的大小而改變的:24位模式:TMDS clock = 1.0 * pixel clock (1:1)30位模式:TM

42、DS clock = 1.25 * pixel clock (5:4)36位模式:TMDS clock = 1.5 * pixel clock (3:2)48位模式:TMDS clock = 2.0 * pixel clock (2:1)4.2 數(shù)據(jù)孤島周期數(shù)據(jù)孤島用來(lái)傳送音頻采樣數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù), 輔助數(shù)據(jù)包括信息幀和其他用以描述音頻和視頻流的數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)孤島都以前導(dǎo)碼開始，接著是Leading Guard Band,然后是孤島數(shù)據(jù)。在每個(gè)數(shù)據(jù)孤島的TMD時(shí)鐘周期，包括Guard Band，TMD通道0的第0和第1位傳送經(jīng)過(guò)編碼的HSYN和 VSYNC TMD通道0的第2位用來(lái)傳送包頭(Pa

43、cket Header );通道1和通道2用來(lái)傳送包數(shù)據(jù)，如圖22所示，每個(gè)包有32象素長(zhǎng)度，并且經(jīng)過(guò) BCH EC錯(cuò)誤校驗(yàn)保護(hù)。數(shù)據(jù)孤島期間,3個(gè)TMDSI道都傳送由4bits轉(zhuǎn)換成10bits的數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用TMDSErrorReduction Coding(TERC4降低誤碼率。圖24 TMDS周期與編碼類型對(duì)于源端來(lái)說(shuō),必須要考慮數(shù)據(jù)孤島周期的持續(xù)時(shí)間, 用以確定視頻信號(hào)的水平和垂直1)2)標(biāo)志信號(hào)的消隱周期和同步信號(hào)，所以必須遵照一下規(guī)則: 所有TMD控制周期至少應(yīng)該保持ts,min(12)特征(象素)長(zhǎng)度;3)孤島應(yīng)該包含整數(shù)倍的數(shù)據(jù)包，為了確保數(shù)據(jù)的可靠性，不能超過(guò)18個(gè)包;數(shù)據(jù)

44、孤島應(yīng)該至少包含 1個(gè)數(shù)據(jù)包，其長(zhǎng)度至少是 36象素長(zhǎng)度;4)5)0、1或更多的數(shù)據(jù)孤島一般是在兩個(gè)視頻數(shù)據(jù)周期之間發(fā)生;當(dāng)傳送視頻信號(hào)的時(shí)候，至少應(yīng)該有1個(gè)數(shù)據(jù)孤島在兩個(gè)視頻域之間發(fā)送。4.3控制周期控制周期用來(lái)傳送前導(dǎo)碼，同時(shí)作為接收端的特征同步。HDC規(guī)程定義的增強(qiáng)型加密狀態(tài)信令ENC_EN code( CTL0:3 = 1001 )在這里不作強(qiáng)制要求。前導(dǎo)碼之后緊接著是視頻數(shù)據(jù)周期和數(shù)據(jù)孤島周期，由8bits控制字組成，表明接下來(lái)的數(shù)據(jù)周期是視頻數(shù)據(jù)周期還是數(shù)據(jù)孤島周期。CTL0、CTL1、CTL2和CTL3表明數(shù)據(jù)周期的類型，剩余的控制信號(hào) HSYN和VSYN會(huì)根據(jù)幀的行列而不同。強(qiáng)

45、制的前導(dǎo)碼定義如下:表13前導(dǎo)碼對(duì)應(yīng)的每個(gè)數(shù)據(jù)周期類型CTL0CTL1CTL2CTL3數(shù)據(jù)周期類型1000視頻數(shù)據(jù)周期1010數(shù)據(jù)孤島周期在TMD接收端需要確定串行數(shù)據(jù)特征邊界，一旦所有通道的特征邊界被確定，接收端就已經(jīng)與串行數(shù)據(jù)同步，就可以從數(shù)據(jù)通道恢復(fù)出 TMD特征從而進(jìn)行解碼，TMD數(shù)據(jù)會(huì)提供周ts,min( 12)特征長(zhǎng)期性的解碼同步特征。為了能夠讓接收端有足夠的時(shí)間同步，規(guī)定接收端需要至少大于等于度，而源端也有時(shí)會(huì)發(fā)送一個(gè)擴(kuò)展的控制周期，如表17所示表14 TMDS接收同步建立時(shí)間和擴(kuò)展周期參數(shù)參數(shù)描述值單位t S,min最小持續(xù)控制周期12Tp IXELt EXTS,max del

46、ay擴(kuò)展控制周期最大時(shí)間50mst EXTS,min擴(kuò)展控制周期最小持續(xù)時(shí)間32Tpixel每個(gè)視頻數(shù)據(jù)周期數(shù)據(jù)島周期均開始于一個(gè)Guard Band,這樣設(shè)計(jì)的目的在于在控制周期之后明確限定后續(xù)的跳轉(zhuǎn)是數(shù)據(jù)周期，Guard Band是由三個(gè)特殊的字符組成的。對(duì)于Guard Band這個(gè)東東是個(gè)什么概念，以下進(jìn)行說(shuō)明:它的作用就是明確在出現(xiàn) Guard Band 之后的數(shù)據(jù)是有效視頻象素?cái)?shù)據(jù)或者是數(shù)據(jù)島周Guard Band 也不一樣。期的有效數(shù)據(jù)。對(duì)于兩種不同的數(shù)據(jù)周期和數(shù)據(jù)島周期其數(shù)據(jù)島周期中，Guard Banc分為兩種，在有效數(shù)據(jù)之前的是前導(dǎo)Guard Ba nd,在傳輸完有效數(shù)據(jù)之后

47、出現(xiàn)是trailing Guard Band 。兩個(gè)Guard Band的作用就是精確的限定了有效數(shù)據(jù)位置。下圖是數(shù)據(jù)島周期中前導(dǎo) Guard Band 和 trailing Guard Band 。圖25 數(shù)據(jù)島前導(dǎo)碼和保護(hù)碼數(shù)據(jù)周期中，只有前導(dǎo) Guard Band ，而沒有 trailing Guard Band 。下圖中是視頻數(shù)據(jù) 前導(dǎo)Guard Ba nd的TMD發(fā)送值。圖26 視頻數(shù)據(jù)周期中的前導(dǎo)碼5 HDMI 數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)由于采用純數(shù)字視頻格式的傳輸連接， 視頻內(nèi)容可以無(wú)限制的復(fù)制、 播出， 且信號(hào)質(zhì)量 相對(duì)于信源不會(huì)出現(xiàn)較大的衰減或退化， 因而國(guó)際運(yùn)動(dòng)圖像組織非常擔(dān)憂高價(jià)值

48、數(shù)字視頻內(nèi) 容著作版權(quán)的保護(hù)， 從而迫切希望能阻止使用計(jì)算機(jī)利用數(shù)字接口對(duì)手保護(hù)的數(shù)字視頻內(nèi)容進(jìn)行非法復(fù)制。鑒于此，在 DVI數(shù)字接口規(guī)范正式公布一年后，intel組織推出了 HDC技術(shù),并于2003年9月發(fā)布了 1.1修訂本。同樣是數(shù)字傳輸接口的HDM接口規(guī)范，也包含了對(duì) HDCP技術(shù)規(guī)范的支持以便保護(hù)數(shù)字內(nèi)容。HDCP(high band-width digital contentprotection )高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)規(guī)范，是以商業(yè)娛樂(lè)內(nèi)容的社團(tuán)組織專利使用權(quán) DCPLLC(digital content protection,LLC) 的形式，對(duì)通過(guò)DVI或HDM接口進(jìn)行的商業(yè)娛樂(lè)數(shù)

49、字視頻內(nèi)容進(jìn)行加密保護(hù)的規(guī)范。該規(guī)范有國(guó)際運(yùn)動(dòng)圖像聯(lián)盟實(shí)施，防止從 DVI接口輸出的任何拷貝行為。HDC是一個(gè)從信源發(fā)射器到接收端包括相應(yīng)芯片制造商) 整個(gè)傳輸鏈上對(duì)數(shù)字視頻內(nèi)容進(jìn)行密鑰式安全保護(hù)的協(xié)議。實(shí)施這個(gè)協(xié)議后，HDM接收器必須是符合HDC規(guī)范的才能接收顯示一個(gè)被加密保護(hù)的HDC源信號(hào)。具體實(shí)施分為三個(gè)步驟：1.在符合HDC技術(shù)要求的發(fā)射端和接收端之間，顯示接收設(shè)備須使用密鑰SECRETKEYS)進(jìn)行版權(quán)許可的鑒定識(shí)別證明( authentication of a licensed2. 數(shù)字視頻內(nèi)容的加擾與解擾3. 接收端顯示設(shè)備種的密鑰必須在事件的進(jìn)行中可變更的鑒定編碼相一致。凡是H

50、DC組織成員的數(shù)字視頻內(nèi)容供應(yīng)商都被賦予一個(gè)身份標(biāo)識(shí),在交納費(fèi)用后其數(shù)字視頻內(nèi)容將受到保護(hù)， 成員中的發(fā)射播放設(shè)備和顯示接收設(shè)備制造商同樣也被組織要求一個(gè)唯一的HDC器件密鑰，它就是DCPLLC提供的內(nèi)容版權(quán)使用授權(quán)許可。通常它是由一個(gè)40組、NVRAM(non volation56bit 陣列密碼組成的，就像一個(gè)串行數(shù)字，需要存儲(chǔ)在一個(gè)可編程的RAM中，而不是通常的RO中。視頻發(fā)射端中的key稱作AKSV接受顯示端中的key稱作BKSVHDC系統(tǒng)的工作完全取決于發(fā)射端和接收端設(shè)備之間的密鑰交換。除被保護(hù)的內(nèi)容外,收發(fā)之間的所有HDC信息交換都是通過(guò) DDC bus進(jìn)行的。其數(shù)據(jù)信息交換過(guò)程如

51、圖：第一步：一個(gè)合法的HDC發(fā)射器在發(fā)射保護(hù)連接前，必須首先鑒別假手起是否合法。即在接收和發(fā)射器之間交換一個(gè)40組的密鑰矢量，收發(fā)雙方將獲得的KSVn自己存有的密鑰進(jìn)行各自獨(dú)立的運(yùn)算， 運(yùn)算的結(jié)果與發(fā)射端值對(duì)比，若二者匹配， 則發(fā)射端就能確定此接收器為HDC適合接收者。第二步： 一旦發(fā)射端鑒定了接收端為合法，發(fā)射器便開始發(fā)射建立在圖像幀結(jié)構(gòu)商的幀加密數(shù)據(jù)，接受斷則必須實(shí)時(shí)解擾數(shù)據(jù)（去偽隨機(jī)）才能正確的顯示圖像。第三步：當(dāng)發(fā)射器像接收器連續(xù)傳送加擾數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)射器還必須隨時(shí)鑒定新的鑒別值，用接收端在此之前蹭接收過(guò)的每一個(gè)128個(gè)編碼幀進(jìn)行計(jì)算和識(shí)別，以保證發(fā)射端發(fā)射連接的真實(shí)性和安全性而不存在偷聽、 竊密。 在這種情況下， 系統(tǒng)還允許發(fā)射斷對(duì)接收端重新進(jìn) 行鑒定認(rèn)證，過(guò)程從上述第一步開始。HDC規(guī)范還強(qiáng)調(diào)，HDC密鑰對(duì)每一個(gè)發(fā)射器或接收器都是唯一的，由于它的容量較?。s280BYTE，容易和EDID放在同一個(gè)PRA中，這樣很容易被竊取。規(guī)范建議典型的做法是將密鑰存書在獨(dú)立的NVRA中，因?yàn)槠骷腒EYS決不會(huì)在系統(tǒng)通訊時(shí)通過(guò) DD（發(fā)射時(shí)被打開或暴露。對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)， 密鑰的燒錄過(guò)程也不要從電纜上進(jìn)行， 以防黑客從系統(tǒng)與通訊時(shí)盜 取密鑰。為保證HDCP keys的安全性，在HDC特性參數(shù)中對(duì)keys的保存提供一個(gè)附加的保護(hù)層，允許各設(shè)備制造商將獲得的keys應(yīng)用各自