HDMI接口定义 level标准

高清多媒体接口 High Definition Multimedia Interface  是一种全数字视频声音发送接口,可以发送未压缩音频视频信号

HDMI A Type

应用于HDMI1.0版本,总共有19pin,规格为4.45mm×13.9mm,为最常见的HDMI接头规格,相点对点于DVI Single-Link传输。在HDMI 1.2a之前,最大能传输165MHz的TMDS,所以最大传输规格只能在于1600×1200(TMDS 162.0MHz)

Pin Pin定义
1 TMDS Data2+
2 TMDS Data2 Shield
3 TMDS Data2–
4 TMDS Data1+
5 TMDS Data1 Shield
6 TMDS Data1–
7 TMDS Data0+
8 TMDS Data0 Shield
9 TMDS Data0–
10 TMDS Clock+
11 TMDS Clock Shield
12 TMDS Clock–
13 CEC
14 Reserved(N.C. on device)
15 SCL
16 SDA
17 DDC/CEC Ground
18 +5V Power
19 Hot Plug Detect

TMDS沟道

  • 发送音频、视频及各种辅助数据 [3] 

  • 信号编码方式:遵循DVI1.0规格。Single-link (Type A HDMI) 或 dual-link (Type B HDMI)

  • 视频像素带宽:从25 MHz到340 MHz(Type A, HDMI 1.3)或至680MHz (Type B)。带宽低于25MHz的视频信号如NTSC480i将以倍频方式输出。每个像素的容许数据量从24位至48位。支持每秒120张画面1080p分辨率画面发送以及WQSXGA分辨率[1]

  • 像素编码方式:RGB4:4:4, YCbCr 4:4:4(8-16 bits per component); YCbCr 4:2:2(12 bits per component); YCbCr 4:2:0(HDMI 2.0)

  • 音频采样率:32kHz, 44.1kHz, 48kHz, 88.2kHz, 96kHz, 176.4kHz, 192kHz, 1536kHz(HDMI 2.0)。

  • 音频声道数量:最大8声道。HDMI 2.0支持32声道。

  • 音频流规格:IEC61937兼容流,包括高流量无损信号如Dolby TrueHD、DTS-HD Master Audio。

DDC沟道

  • DDC全文为Display Data Channel

  • 发送端与接收端可利用DDC沟道得知彼此的发送与接收能力,但HDMI仅需单向获知接收端(显示器)的能力。

  • 使用100kHz时钟频率的I²C信号

  • 发送数据结构为VESAEnhanced EDID(V1.3)。

CEC沟道

  • CEC全文为Consumer Electronics Control

  • 必须预留线路,但可以不必实现

  • 用来发送工业规格的AV Link协议信号,以便支持单一遥控器操作多台AV机器

  • 为单芯线双向串列总线

  • 在HDMI 1.0协议中制订,在1.2a版中更新 [1] 

  • 一些制造商可能使用HDMI CEC,但是可能使用不同的名称来代表CEC功能:

    1. Samsung - AnyNet+

    2. Sharp - Aquos Link

    3. Sony - BRAVIA Link and BRAVIA Sync

    4. Hitachi - HDMI-CEC

    5. AOC - E-Link

    6. Pioneer - Kuro Link

    7. Toshiba - CE-Link and Regza Link

    8. Onkyo - RIHD (Remote Interactive over HDMI)

    9. LG - SimpLink

    10. Panasonic - HDAVI Control, EZ-Sync, VIERA Link

    11. Philips - EasyLink

线材规格

在HDMI 2.1版本前,根据规范,所有的HDMI线分为五种,线材的种类,HDMI的版本为规范连接器,大部分情况下线材部分没有更动。

  • 标准缆线 (支持1080i及720p)

  • 标准缆线附带以太网

  • 高速缆线 (支持1080p, 4K@30fps, 3D 与 Deep Color)

  • 高速缆线附带以太网

  • 车用缆线

防拷机制

  • 强制支持HDCP规格1.10版

长度限制问题

编辑

HDMI的缆线长度限制是其主要的问题之一,在部分消费者自行测试当中回报标准的28AWG(American Wire Gauge,美国缆线度量)规格HDMI铜线大约在超过5米之后开始信号衰减。此长度通常不足以满足投影机与计算机的连接。

但HDMI组织网页并不认可此限制,其网页常见问答集HDMI FAQ page当中记载:“我们见过有缆线在没有"转接器"之情况下通过不短于十米的HDMI "标准缆线"承诺测试”。

现有通过HDMI认证的10M cable(未使用HDMI equalizer IC),大都使用24AWG的线材去制作。

一些报告指出,增加缆线中铜线的直径以降低阻抗,是有效延长缆线长度的方法之一。另外也有报告指出,24AWG规格的缆线表现较28AWG好。另外也有人使用光纤或两条CAT-5网上缆线来取代标准HDMI铜线。某些厂商也制造HDMI信号增强器以因应用户的需求。

现有单一一颗HDMI equalizer IC,可让24AWG HDMI cable最大使用长度变成50米。

5: 相关信号 Level 标准:
A: TMDS –Termination Voltage ( 差分信号终极电压)
Criteria: 3.125 V ≤ VTERM (TMDS ±Data) ≤ 3.475 V
(Please refer to P.45 of HDMI CTS 1.3 for details)


B: TMDS – Minimum Differential Sensitivity ( 差分信号最小纹波电压)
Criteria: VDIFF (minimum) < 150 mV
(refer to P.46 of HDMI CTS 1.3 for details.)

C: TMDS – Intra- Pair Skew
Criteria:
If TMDS clock frequency <= 222.75MHz(225Mhz)
Inter-Pair Skew < 0.4 T BIT, then FAIL
If TMDS clock frequency > 222.75MHz(225Mhz)
Inter-Pair Skew < 112psecs + 0.15 T BIT , then FAIL
(refer to P.46 of HDMI CTS 1.3 for details.)
(注意: TBIT: Time duration of a single bit carried across the TMDS data channels)


D: SDA/SCL Line Capacitance (SDA/SCL 对地电容值)
Criteria:
HDMI Source Cable Assembly HDMI Sink
SDA – DDC/CEC Ground 50pF 700pF 50pF
SCL – DDC/CEC Ground 50pF 700pF 50pF
(refer to P.46 of HDMI CTS 1.3 for details.)


E: SDA/SCL Line Voltage (SDL/SCL 数据通道电压)
Criteria: (When power on)
4.5V ≤ SDA ≤5.5V
4.5V ≤ SCL ≤5.5V

(关于热插拔信号 后面HPD会有更具体的解答
F: HPD Output Voltage and Output resistance
(HPD pin 输出电压和输出阻抗)
Criteria:
1: Set the +5V Power pin to 0.0V
0.0 V ≤ VHPD ≤ 0.4 V
2: Set the +5V Power pin to 4.8V and 5.3V
2.4 V ≤ VHPD ≤ 5.3 V
3: Output resistance : 800 Ω ≤ ZHPD ≤ 1200 Ω (Z HPD = 1000 ohms ± 20%)
(Please refer to P.53 of HDMI CTS 1.3 for details.)


G: +5V Power Max Current(+5V 的最大电流)
Criteria:
1: Sink DUT is Power ON
ISINK ≤10 mA,
2: Sink DUT is Power OFF , Unplugged from AC
ISINK ≤50 mA,
(Please refer to P.51 of HDMI CTS 1.3 for details.)


H: CEC Line
N/A Please Supplement 1Consumer Electronics Control (CEC)

I :HDMI Impedance (阻抗要求)
Criteria:
Connector Area :
Type A: 100 ohms ±15%
Type C: 100 ohms ±25%
Transition Area :
100 ohms ±15%
Cable Area :
100 ohms ±10%
(Please refer to P18 of HDMI CTS 1.3 for details.)


6: HDMI Support Video format
A: SXGA:1280x1024@85Hz
B: UXGA:1600x1200@60Hz
C: SDTV:480i.480p.576i.576p
D: HDTV:720p.1080i.1080p

一般来说, HDMI 传输的编码格式中要包含视频数据(HDMI1.3 版本前每个像素采用24bit )、
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。

11: HDMI 兼容测试常见问题与解析:
A: +5V 电源输出
有些客户习惯性地在HDMI 输出端口的电源输出通路上串联电阻,起到限流的
作用。但在HDMI Tx 的测试中会接一个吸取55mA 电流的负载, 然后测试输出
电压, 要求电压在4.8V 和5.3V 之间。例如图1 所示例子中串接了一个10 欧姆
的电阻,结果造成输出电压为, 5- 10x0.055 = 4.45V < 4.8V ,此项测试失败。


B: TMDS 信号差分阻抗匹配
现在很多人在设计电路板的时候都会考虑到TMDS信号差分阻抗匹配
的要求,但往往还是会在此项测试中失败,原因在于客户选用的ESD
保护器件或者是抑制EMI 用的共模扼流圈寄生电容太大,导致此项测
试失败。现在很多用于高速线路的ESD保护器件的供应商都会提供推
荐的布线方案,而且也会提供阻抗测试图,客户可以要求这些厂商提
供相关的资料。此项测试是HDMI兼容性测试中为数不多的跟硬件线路
相关的测试项目,此项失败,客户往往需要更改电路板设计,会耽误
投产和上市时间。

C: HPD 输出电压
一些设计人员喜欢使用以下电路来利用HDMI 端口的5V 电压,同时利用VCCD
为HDMI 端口的HPD 管脚提供电压,但这会违反HDMI 协议中当HDMI +5V 输入为0V
时, HPD 电压应大于0V, 并小于0.4V 的要求。这里最简单的方法是将HDMI 输入端口的
+5V 电压串联一个1K 的电阻直接路由回HPD 管脚。当然在此还是建议读者利用一个简
单的三极管开关电路对HPD 管脚加以控制,这样可以主动告知源端设备下游的设备是否
已准备好或者告之源端设备重新开始一些验证动作,例如HDCP 等,这可以增强设备的
兼容性。

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转载自blog.csdn.net/jx__0570/article/details/90032547
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