-
what’s HDMI
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
（
I
?
C
）
+HPD+CEC
信号介绍：
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
TMD
S
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
：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）
：就是
I
?
C
信号，主要是获取显示器的基本信息
< br>(
比如
EDID
信息
)
：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
S
ilicon Image
公司发明的
TMDS(Time
Minimized Differential Signal)
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
< br>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
1
0
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
TMDS
Tx
。
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“
< br>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<
/p>
1920x1080p/60hz
为例：
1920*1080*60=
以
1280x720p/60hz
为例：
1280*720*60=
带宽：
1s
内传输的数据量（
bit
）
4K
频率需要的带宽：选最常用的<
/p>
3840x2160
分辨率，色深的话常用的是
< br>8
位，
RGB
三色就是
24bit
，我们的目标
是
60Hz
刷新率
(60fps)
→
→→
3840*2160*24bit*60fps=
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）
=
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%
，所以能传输的最大视频带宽是
*=
HDMI
基本知识
1
、
HDMI
基本概念
高清晰度多媒体接口
(
英文
:
HighDefinition
Multimedia
In
terface
，
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
s
，
HDMI
，
英文全称是
HighDefinition
Multimedia Interface
，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“HighDefinition
Multimedea Interface”，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、
< br>汤姆逊、
东芝，
共同组建了
HD
MI
接口组织——
HDMIFounders
< br>（
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。<
/p>
HDMI
技术是在
DVI
（
DigitalVideo Interface)
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，版正式发布，标志着
HDMI<
/p>
技术正式登上历史舞台。
200
4
年
1
月，版发布。
< br>
2005
年
8
月，版发布。
200
5
年
12
月，版发布。
2006
年
6
月，版发布。
200
9
年
6
月，版发布。
< br>
2010
年
3
月，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<
/p>
米的无增益传输。
2.<
/p>
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<
/p>
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
2
4bit
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，
H
DMI
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<
/p>
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<
/p>
(HDMI
转接口
DVI-D
29
脚
)
B
类
(2
9
脚
)
，
B<
/p>
类
(HDMI
转接口
DVI-D
29
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。
A
类
HDMI
连接器
Pin
1
2
3
4
5
Signal
TMDS
Data2+
TMDS Data2
Shield
TMDS Data2
TMDS Data1+
TMDS
Data1 Shield
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
TMDS
Data1
–
TMDS
Data0+
TMDS Data0 Shield
TMDS
Data0
–
TMDS
Clock+
TMDS Clock
Shield
TMDS
Clock
–
CEC
Reserved . on
device)
SCL
SDA
DDC/CEC
Ground
+ 5V
Hot Plug Detect
B
类
HDMI
连接器
Pin
1
2
3
4
5
6
7
8
Signal
TMDS
Data2+
TMDS Data2
Shield
TMDS
Data2-
TMDS
Data1+
TMDS Data1
Shield
TMDS
Data1-
TMDS
Data0+
TMDS Data0
Shield
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
TMDS Data0-
TMDS
Clock+
TMDS Clock
Shield
TMDS
Clock-
TMDS
Data5+
TMDS Data5
Shield
TMDS
Data5-
TMDS
Data4+
TMDS Data4
Shield
TMDS
Data4-
TMDS
Data3+
TMDS Data3
Shield
TMDS
Data3-
CEC
Reserved . on device)
Reserved . on device)
SCL
SDA
DDC/CEC
Ground
+5V
Hot Plug Detect
A
类
HDMI
接口转接
DVI-D
HDMI
Pin
1
Signal
TMDS
Data2+
Wire
DVI-D Pin
A
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
TMDS Data2
Shield
B
TMDS
Data2-
TMDS
Data1+
A
A
3
1
10
11
9
18
19
17
23
22
24
.
.
6
7
15
14
16
4
5
12
13
20
21
8
TMDS Data1
Shield
B
TMDS
Data1-
TMDS
Data0+
A
A
TMDS Data0
Shield
B
TMDS
Data0-
TMDS
Clock+
A
A
TMDS Clock
Shield
B
TMDS
Clock-
CEC
Reserved
SCL
DDC
DDC/CEC
Ground
+5V
A
.
.
C
C
D
5V
Hot Plug
Detect
C
Not Connected
Not
Connected
Not
Connected
Not
Connected
Not
Connected
Not
Connected
Not
Connected
B
类
HD
MI
接口转接
DVI-D
HDMI Pin
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Signal
TMDS
Data2+
Wire
DVI-D Pin
A
2
3
1
10
11
9
18
19
17
23
22
24
21
19
20
5
3
4
13
11
12
.
TMDS Data2
Shield
B
TMDS
Data2-
TMDS
Data1+
A
A
TMDS Data1
Shield
B
TMDS
Data1-
TMDS
Data0+
A
A
TMDS Data0
Shield
B
TMDS
Data0-
TMDS
Clock+
A
A
TMDS Clock
Shield
B
TMDS
Clock-
TMDS
Data5+
A
A
TMDS Data5
Shield
B
TMDS
Data5-
TMDS
Data4+
A
A
TMDS Data4
Shield
B
TMDS
Data4-
TMDS
Data3+
A
A
TMDS Data3
Shield
B
TMDS
Data3-
CEC
A
.
23
24
25
26
27
28
29
Reserved
Reserved
SCL
DDC
DDC/CEC
Ground
+5V
.
.
C
C
D
5V
.
.
6
7
15
14
16
8
Hot Plug Detect
C
Not
Connected
.
主要引脚介绍
英文介绍
The HDMI Plug
As
illustrated
inFigure
below,
an
HDMI
connector
contains
19
pins,
which
include:
TMDS
data channels (6 pins):
these carry the digital
datarepresenting
audio
and
video.
Video
data
are
always
sent
in
an
uncompressedformat
and
includes
horizontal
and
vertical
blanking
intervals.
Audio
data,which
can
consist of any
compressed,non-compressed, PCM, single
or
multi-channelformats
(including the new DTS-HD Master Audio and Dolby
TrueHD
formats
forblue
laser
DVDs),
fit
into
the
video
blanking
intervals
and are sent as HDMIpackets.
TMDS
clock
channel(2
pins):
this
is
a
reference
clock
signal
that
enables
thereceiving device
to robustly recover the data stream.
Consumer Electronics
Control (CEC) (1 pin):
this
is anoptional feature
in HDMI devices.
It is a dedicated control bus that enablesdevices
to
automatically
control
other
attached
devices.
See
detailed
descriptionof
CEC below.
Display Data Channel(DDC) (1
pin):
this is an I2C bus
that is usedfor
devices to convey their
capability information to other devices, and
isalso used for HDCP authentication and
encryption.
+5V power (1
pin):
supplies low current,
+5V DC power for the purpose
of reading
theEDID ROM contained in the display.
Hot Plug Detect (1pin):
a signal intended to convey to the
source that
a
event
has
occurred
(such
as
a
cable
that
has
been
unplugged),
whichtypically
results in the source re-initializing the HDMI
link.
TMDS
Shield
Lines
(4pins
designated
in
yellow):
Each
of
the
four
TMDS
channels iscarried in
the cable with a shielded twisted pair of wires.
The shields, usedto minimize cross-talk
and EMI emissions, are attached
to
ground at both endsof the cable.
CEC/DDC Ground (1pin):
Used for the current return for all
non-TMDS
signals.
中文介绍
1: DDC_SCL
和
DDC_SDA
用处
:
DDC
（显示数据通道）主要
用于
HDMI
源端设备（
Source
）与接收端设备（
Sink
）
之间进行
EDID
数据及
HDCP
密钥的交流。通过
EDID
交流，源端设备可以了解到
接收端设备音视频的接收能力；
通过
HDCPKey
的交流，
可以实时的进
行数据流的
内容保护认证，从而达到数据内容保护的目的。
<
/p>
2:DDC
的电路
:
DDC
的电路方式与
I2C
电路相同，因此在
DDC
电路设计中，设计
者要考虑到
DDC
线路的电平。
按照规
范，
HDMI
源端
DDC
的上拉电阻最小为
Ω，
考虑到
HDMI
认证
中
DDC
电平的要求
（在
～之间）
，
将
DDC
信
号均通过
10kΩ
的电阻上拉到
HDM
I
接口的第
18
引脚（
HDMI
源端
5V
电源）。经
计算，源端与接收端的
DDC
总上拉
电
阻的最小值为
R
总上拉
min=Ω‖1
0kΩ=Ω。经测试，接收端
DDC
的电平约为，
因此满足
HDMI
认证要求；而
DDC
总上拉电阻的最小值
Ω
也满
足
I2C
的规范。
3: CEC:
消费类电子控制
<
/p>
CEC
（消费类电子控制）
操作是
HDMI
接口的一个重要扩展功能，
它采用“
一线”
（
OneWire
）通信方式，
将
HDMI
的设备连通起来，使
HDM
I
设备之间的操作简单
化。
即接收端有
多个
HDMI
接口
,
< br>将一台
HDMI
输出和所有
HD
MI
输出必须连接在一
起，
其中一台设
备断电时应该不影响其他设备的工作。
如果接收端采用
PS32
1
（三
选一
HDMI
< br>开关）
采用内置的
EDID
缓存
区来配置，
那么
PS321
的
CEC
操作设计主
要是
CEC
物理地址的分配。具体见
HDMISpecificat
ion13a
4
：
< br>HPD
：
Hotplug
热插拔
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