HDMI协议

1. 信号定义

Type A：

TMDS Data：采用差分传输，共有三路。

TMDS Data shield：

TMDS clock：A类型的时钟频率小于55MHz，即最大传输165Mpixels/sec。

TMDS clock shield：

SCL：串口通信时钟。

SDA：串口通信数据通路。

CEC：用户可以通过CEC协议对设备进行控制。

Hot Plug Detect：对供电电源进行检测信号，提示电源超过或者不足。

1. 链路层Frame结构

各种信号类型和传输界面如下：

可以将数据分成三种类型：video data、data island、control。具体如下表：

整个传输的帧结构如下：

1.1. Control

控制preamble信号和HSYNC、VSYNC信号传输。Preamble信号出现在每个video data和data island信号之前，用于确定是哪种信号类型，如下：

1.1. Video data

这部分传输图像像素，在发送有效图像像素之前，有2bit leading guard band。在链路层，对这部分数据没有要求，但是在物理层其根据TMDS通道产生，如下：

case (TMDS Channel Number):

0: q_out[9:0] = 0b1011001100;

1: q_out[9:0] = 0b0100110011;

2: q_out[9:0] = 0b1011001100;

Endcase

1.1. Data island

这部分可以传输audio data或者其它附加信息。在传输前，有8bit preamble。然后以2bit leading guard band开始。接下来不同的TMDS通道传输数据如下：

TMDS 1：D0——HSYNC，D1——VSYNC，D2——packetheader1，packet header2，……，D3——1。

TMDS 2,3：D0、D1、D2、D3——packet。

最后为2bit Trailing guard band。其在物理层被翻译为：

case (TMDS Channel Number):

0: q_out[9:0] = n.a.;

1: q_out[9:0] = 0b0100110011;

2: q_out[9:0] = 0b0100110011;

Endcase

整个data island中包含的packet数量范围为：1-18。允许在video data之间出现0个data island。

Packet包含4个子packet，每个子packet含有64bit数据，前56bit为有效数据，后8bit数据为8bit ECCparity。每个子packet都占据TMDS 1、2通道。具体如下：

子packet数据bit位顺序为从对应的TMDS通道pixel顺序由左至右，由TMDS1到TMDS2。

后8bit采用BCH编码，其生成多项式为：

data island packetdefinitions

Data island数据包包头为32位，前1个字节为数据包类别，2字节包含了包的一些特别信息，最后1个字节为ECC校验。包类型为如下图：

2.4.1 InfoFrame Packet

这个可以传送信息帧的格式，信息帧格式在EIA/CEA-861B标准中进行了定义。包头和数据结构如下：

2.4.2 General Control Packet

这个可以选择发送，用于提高TMDS时钟的稳定性，降低噪声。如果AVMUTE被置1，传输槽会认为无声音和图像传输。

1. 物理层编码

物理层有三对传输线，用于串行发送TMDS数据。

1.1. Control signal

控制信号包括HSYNC、VSYNC以及CTL0……2。其具体映射到物理传输线上为：

1.1. Video data

Video数据8bit被编码为10bit，这样可以降低TMDS物理路径上电位转变次数。算法如下：

D	输入数据，8bit
Cnt	记录1和0的差异数量：正数，为1多出的数量，负数为多出0的数量。 Cnt(t-1)是前8bit输入数据的量。
q_m	中间量
q_out	最终10bit输出
N1{x}	X中1的数量
N0{x}	X中0的数量

解码如下：

1. Video中像素编码方式

1.1. 像素重复

使用HDMI协议，对于像素速率低于25MPixels/s，需要进行pixel的重复发送，比如729X789i。

1. 信号定义