技术:接口比拼:HDMI与DisplayPort深度比较

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近年来，在高速数字视频接口领域获得了巨大的快速发展动力。 1999年推出的数字视频接口( dvi )是今天看到的高速接口的基础。 dvi的作用是将视频新闻从pc传输到显示器。 当时，lcd显示器刚开始在市场上普及。 dvi标准不能取代与其性质相同的vga接口，但现在仍可以在市场上出现。 hdmi来自dvi，但添加了音频和强制复制保护。 该接口是为成本市场设计的，上市后成功，深受成本市场欢迎，成为数字互联行业的事实基准。

2006年5月，displayport标准1.0版上市，标志着领域的转折点。 displayport与其他标准大不相同，因为它不需要版权费。 这是完全公开的标准，任何人都可以自由采用，根据自己的诉求编辑。 displayport很快击败了另一个基于dvi的接口标准udi (统一显示接口)，在pc市场备受瞩目。 我们还鼓励推出其他类似的新标准，如数字高清交互接口( diiva )。 diiva类似于displayport的基本概念，但diiva添加了usb和以太网功能。 现在两者都在中国政府相关部门的考虑范围内，有可能成为中国费用类数字接口标准的基础。

显示端口连接器

现在市场无法预测。 usb3.0将数据传输率提高到4.8gbps，以便完全传输未经压缩的视频数据。 但是，考虑到传输距离短和缺乏扩展性，使用usb3.0代替hdmi和displayport的可能性很低。 此外，英特尔还推出了light peak高速光纤技术，可将所有接口统一为其标准，将来可实现40gbps以上的速度。 这些标准最终是否能完全替换不断增加的hdmi和displayport，但今天让我们来看一下hdmi和displayport。 现在业界对两者未来的迅速发展有各种各样的推测，是否成为未来领域的基准？ 两个标准是必要的，存在吗？ 在这个复印件中，我也带领大家深刻理解各自的性能。

链接结构

hdmi和displayport看起来具有相同的功能，虽然是相同的高速数字串行链路，但在结构上完全不同。

物理特征hdmi和displayport在同一基础结构和差动同轴双绞线上工作，都使用高速低压差动信号传输数据，但两者的共同点只有这些。 外观上这两个标准很相似，但结构上有很大差异。 这些不同的决策决定了链路的性能及其价格、兼容性、鲁棒性和易于执行的能力。

hdmi标准现在定义了4种连接器，a~d。 除了type b，剩下的是19针。 type c和d比较便携式应用程序和小型设备。

两个标准采用的电缆有点不同。 HDMI1.0~1.3采用4个屏蔽同轴差动对、4个单端控制信号、电源( +5v )及接地。 hdmi1.4增加了音频返回通道和以太网通道，因此信号的框架不同。 hdmi1.4采用了四个同轴对、一个非屏蔽差分对、三个单端信号、电源( +5v )和接地线。 这意味着hdmi1.4和hdmi1.3使用了不同的电缆。 如果在hdmi1.4系统上使用非hdmi1.4电缆，将失去音频返回和以太网功能。 但是，可以保存hdmi1.3的所有功能、hdmi1.4的其他新功能(例如3d )。

displayport定义了两种类型的连接器:“全尺寸”和“小尺寸”。 两个接头都有20针，小接头的宽度约为全尺寸的一半，各自的尺寸为7.5mm x 4.5mm和16mm x 4.8mm。 建立链路需要五个同轴对、三个单端信号、电源和接地。 displayport本身的可扩展性允许用更少的布线建立低带宽的displayport链路，但可能会给最终用户带来混乱的兼容性问题，因此很少这样做。

表

任何运营商的数字链路都不能减少发射机和接收机的公共时钟，即链路时钟。 hdmi和displayport对这个问题的处理方法完全不同。

hdmi同轴地向接收机发送同步时钟信号。 时钟差分对是链路数据速率的1/10，其等于视频信号的像素时钟频率(在深颜色模式中，时钟可以是像素时钟频率的1.25/1.5或两倍)。 当然，此数据也会根据视频分辨率、刷新率和位深度而变化。 最高时钟频率由特定的hdmi标准控制，但所有的hdmi标准的最低时钟频率都是25mhz。 如果像素时钟频率小于25mhz，视频会横向复制像素，直到时钟频率达到最小值以上。 hdmi1.3和1.4的最高时钟频率是340mhz，hdmi1.0到1.2a是165mhz。

显示端口连接器

displayport采用了8b/10b编码。 这是通信中常用的方法，可以将链路时钟嵌入数据流中。 这样的特征是不需要特意占用同轴对，接收端的新闻同步和时钟恢复容易，链接更可靠。 但是，这种方法也有将链路时钟完全与音频、视频和其他信号源分离的缺点。 由此，发送侧和接收侧都需要专用的硬件，将传输的音频视频数据流从原来的信号传输速率转换为固定链路时钟。

数据传输hdmi将信号编码为三个串行流，并以三个差分对传输。 这些串行比特流的数据传输率是发射机和接收机之间的传输时钟的10倍。 串行比特流采用了名为tmds的编码技术，具有减少跳数、防止因发生过长的0或1字符串而引起的dc wandering和信号重新同步问题的功能。 音频信号在视频线消隐时传输，带有基准值，以便音频时钟在接收端恢复。 这对视频电平的消隐期间的大小有严格的要求，为了传输音频信号必须确保足够的带宽。

和以太网一样，displayport采用了传输数据的数据包结构。 因此，displayport可以通过作为信道的串行比特流传输各种信号。 1、2或4个通道可以用于传输数据，但每个通道都与1.62gbps、2.7gbps或5.4gbps(displayport1.2 )链路时钟同步。 一旦链路开启，发射机和接收机之间的互信息表示就决定了数据传输率和信道的数量。 这意味着可以处理电缆和其他通信信道上可能出现链路完整性问题的干扰，但不能保证总是以最高的数据传输率工作。 一般来说，这不是问题。 如果数据传输率高，就无法运营，而链路不稳定，则带宽低的链路比不稳定的链路更强。 能够决定displayport这一信息表现和可执行的连接速度的能力表示在困难的情况下总是正常工作，与此相对，在同样的情况下hdmi只是停止事业。

复制保护所有hdmi版本都使用高带宽数字复制保护( hdcp )加密链路数据并提供复制保护。 displayport1.0需要可选的128位AES display port复制保护( dpcp )，但从1.1版开始还使用了hdcp。

副通道/数据控制所有hdmi版本都提供一个称为completelectroniccontrol ( CEC )的低速控制通道，用于在设备之间传输播放、停止、快进等命令。 hdmi1.4通过追加差动对来提高ces的能力，作为音频返回通道和以太网通道。

displayport采用aux (辅助信道)作为设备之间的双向通信总线，远远多于cec的带宽。 displayport1.0和1.1的最高带宽是1mbps。 displayport1.2增加到720mbps，现在可以支持usb和以太网。 aux也同样可以建立链接，进行链接训练，从而优化速度和链接的可靠性。

电磁干扰emi是任何电子系统都应该考虑的重点。 hdmi和displayport都采用低电压信号来降低电磁干扰，但这是不够的。 手e

。 比h更[比d式式[d式[ d [ d ] d [ d ] d [ d ] [ d ] ]等更[更]，更便宜。

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图1 :眼图

在任何系统中，只要仔细设计发射机和接收机的输入，眼睛睁开的可能性就大幅度提高。 接收机的灵敏度更重要，因为它可以正确地感知和解码闭合的“眼睛”。 这些都只需要差动信号传输的一点点可以测量的一些变化。

时钟如上所述由hdmi通过链路传输视频像素时钟。 该时钟频率是链路时钟的1/10，为低速，因此容易得到更好的眼模式。 但其实这不重要，重要的是数据。 时钟传输信道与tmds数据信道不同，发射机和接收机需要谨慎地管理抖动和信道之间的倾斜。 输入到发送端的像素时钟必须稳定地增加10倍。 如果中间抖动太多，接收方将无法锁定时钟，从而无法播放稳定的链路时钟。 在接收端也一样，为了确保正确的时钟恢复和高速链路时钟再生，需要慎重地管理和控制抖动。 这侧重于ppl的采用和电压调整。

图2: hdmi发射机和接收机概述

displayport在发送侧的时钟生成中采用了pll，但参考是稳定的水晶振动源，输出必须在严格的范围内工作。 与hdmi电路不同，displayport时钟嵌入在数据流中，因此无需小心抖动和通道偏斜。 但是，接收侧的时钟提取和重构有更多的噪声，各个差动对需要再现电路。 总结起来，减轻传输效果的稳定时钟恢复在displayport中可以更容易地实现。

图3 :显示端口发射器和接收器概述

数据恢复可以在建立稳定的链路时钟后开始从链路恢复数据。 用一个hdmi时钟收集三路tdms差分数据。 因此，信道间的时滞可能在单独的tdms数据信道中不能使用单个时钟源。 这增加了接收端设计的困难性和许多复杂性，为此需要规定如何决定各信道的最佳相位关系。

hdmi的主数据流是视频数据，可以很容易地从接收机中提取。 但是音频流嵌入在视频中，需要重建。 因为这需要额外的pll和fifo框架。音频数据接收器本身并不难，但是提取音频时钟和重建稳定的低抖动音频时钟对音频效果很重要。

通过在数据流中嵌入时钟，displayport可以更有效地减少通道之间的时滞问题。 这是因为时钟恢复可以与每个数据通道对准。 经常将提取的数据流混合成一个统一的数据流，具有单一稳定的时钟。 使用fifo可以很容易地处理这个问题。 由于所有数据流都以分组形式传输，因此fifos需要重构为连续的数据流。 与hdmi接收机相比，这样做需要越来越多的硅体系结构，但电路属于数字行业，因此可以使用硅工艺技术轻松压缩。

系统设计

现在，hdmi和displayport的处理方案很容易从多重供应商那里购买。 硅谷的数模半导体( analogix )是不常见的几家公司，提供了两个标准的综合处理方案和连接这两个标准的转换处理方案。 这些处理方案的目的是确保最高级别的兼容性和互连性，同时使客户更容易实施hdmi或displayport。 系统设计者在选择发射机或接收机时，需要知道与同一供应商或其他供应商提供的接收机或发射机是如何工作的。 analogix通过一流的模拟电路设计追求最高的互连性，并与其他供应商密切合作，积极参加行业的plug test活动。 因此，analogix拥有业界领先的处理方案，许多客户认为它解释了更强的业务性能。 此外，analogix支持经验丰富的系统设计师，负责pcb布局和系统设计的优化。

互联很重要，但analogix在其他行业也有创新性。 由于hdmi的本能是高功耗，所以很少被纳入手机和手机等低功耗的设备中。 analogix做了coolhd？ 业界唯一的零功耗hdmi发射器，解决了这个大问题。 coolhd？ 在不牺牲电池寿命的情况下，使用便携式设备在大屏幕上播放高清拷贝。 发射机不从便携式设备获得任何功耗。 另外，analogix的接收机具有非常高的接收灵敏度，因此可以使在低电压下摆动的displayport链路工作，不需要预加重电路。

analogix还提供了业界唯一真正的单芯片displayport到vga转换处理方案。 这个芯片大幅降低了bom的价格，芯片的体积也很小。

·总结

hdmi和displayport具有相同的功能，看起来各自都有自己的定位。 hdmi是由hdmi组织和版权严格管理的标准。 不会成为自己的应用程序。 此外，定义了所有数据结构和可用的模块。 hdmi已经建立了指定的测试设备和应用程序。 每年有近10亿台设备的成长量，其标准严格遵守顾客和业界的诉讼，在好莱坞、欧洲、日本、韩国、北美也使用，成为现有的互联标准。

从技术角度来看，displayport更好，对更长的电缆和更细的电缆更稳健。 可以简单且自由地减少工序。 在计算机市场上，它具有开放模式和可扩展性的优点，非常适合于更高的带宽、多个数据流和其他数据流。 预计displayport将取代vga接口，取代dvi和hdmi。 从改变中国互联标准的立场来看，其开放的结构限制了其他国家进入市场。 但是，对于需要高速数字互连的大范围嵌入式应用程序，displayport的开放结构带来了巨大的灵活性。

现在两个标准互补地共存。 在终端市场上，hdmi占有特征。 在it和嵌入式应用程序中，displayport有绝对的先行机。