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DVI和HDMI中的TMDS接口协议

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TMDS(Transition Minimized Differential signal),即过渡调制差分信号,也被称为最小化传输差分信号,是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位,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(DC-balanced,就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零,电平转化实现不同逻辑接口间的匹配),转换后的数据以差分传动方式传送。这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小,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,提高信号传输的速度和可靠性。

DVI是1999年由Silicon Image(现为Lattice Semiconductor)、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础,基于TMDS电子协议作为基本电气连接。而HMDI(High Definition Multimedia Interface)是日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝七家公司在2002年12月9日推出的标准。HDMI旨在解决DVI的缺陷,提供更优秀的解决方案。HDMI也采用了和DVI一致的TMDS信号。

TMDS是一种微分信号机制,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。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。

TMDS运用上述的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基色信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。

 一般来说,HDMI传输的编码格式中要包含视频数据、控制数据和数据包(数据包中包含音频数据和附加信息数据,例如纠错码等)。TMDS每个通道在传输时要包含一个2bit的控制数据、8bit的视频数据或者4bit的数据包即可。在HDMI信息传输过程中,可以分为三个阶段:视频数据传输周期、控制数据传输周期和数据岛传输周期,分别对应上述的三种数据类型。

下图是一个例子,说明对一个8位的并行RED数据编码、并/串转换。

blob.png

  •     第一步:将8位并行RED数据发送到TMDS发送端。

  •     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。