中心議題：

• HDMI與DisplayPort的比較 
• 設計HDMI和DisplayPort電路時的挑戰
• HDMI與DisplayPort的係統設計
  

在過去的幾年間，高速數字視頻接口行業已經獲得了巨大的發展動力。1999年推出的數字視頻接口(DVI)為我們今天所見的高速接口奠定了基礎。DVI的用處是從PC傳輸視頻信息至顯示器。當時，LCD顯示器剛剛開始在市場上普及。DVI標準從未真正取代與其性質相同的VGA接口
，但至今我們仍然可以在市場上見其蹤影。HDMI源於DVI，但dan增zeng加jia了le音yin頻pin和he強qiang製zhi性xing內nei容rong保bao護hu。該gai接jie口kou專zhuan為wei消xiao費fei市shi場chang設she計ji，一yi推tui出chu就jiu獲huo得de成cheng功gong，受shou到dao消xiao費fei市shi場chang的de熱re烈lie歡huan迎ying，並bing迅xun速su成cheng為wei數shu字zi互hu聯lian領ling域yu的de事shi實shi標biao準zhun。

2006年5月，DisplayPort標準的1.0版推出，標誌著行業中的一個轉折點。DisplayPortyuqitabiaozhunzuidadebutong
，jiushigaibiaozhunwuxubanquanfei。tashiyigewanquangongkaidebiaozhun
，renherendoukeyisuiyishiyong，binggenjuzijidexuqiuduiqijinxingxiugai。DisplayPort很快擊敗另一個源於DVI的接口標準——UDI(統一顯示接口) ，並在PC市場中受到關注。同時，它也鼓勵了其他相似新標準的推出
，如數字高清互動接口(DiiVA)。DiiVA與DisplayPort的基本概念相似，不過DiiVA增加了USB和以太網功能。目前
，二者都在中國政府相關部門的考慮範圍內

，有可能會成為中國消費類數字接口標準的基礎。

目前市場變幻莫測。USB3.0將數據傳輸速率提升至4.8Gbps
，完全能夠傳輸未經壓縮的視頻數據。但考慮到其傳輸距離短以及缺乏可擴展性，USB3.0代替HDMI或DisplayPort的可能性並不大。與此同時，英特爾正在準備推出可提供10Gbps傳輸速率的Light Peak高速光纖技術，能夠將所有接口都統一在其標準中，未來可能達到40Gbps或更高速率。這些標準最終能否徹底取代同樣也在不斷增長的HDMI和DisplayPort現在還不好說，不過今天，先讓我們將目光瞄準HDMI和DisplayPort，目mu前qian業ye界jie對dui二er者zhe的de未wei來lai發fa展zhan存cun在zai各ge種zhong不bu同tong猜cai測ce
，它ta們men會hui成cheng為wei未wei來lai的de行xing業ye標biao準zhun嗎ma？兩liang個ge標biao準zhun有you必bi要yao同tong時shi存cun在zai麼me？在zai這zhe篇pian文wen章zhang中zhong，我wo也ye對dui帶dai領ling大da家jia深shen入ru了le解jie它ta們men各ge自zi的de性xing能neng。

鏈路結構

雖然HDMI和DisplayPort看起來有著同樣的功能
，又同樣都是高速數字串行鏈接，但是在結構上它們卻完全不同。

物理特性 HDMI和DisplayPortzaixiangtongdejichujiagouyijichafentongzhoushuangjiaoxianshangyunxing，doushiyonggaosudidianyachafenxinhaolaichuanshushuju，danerzhedexiangtongdianjincieryi。suirancongwaibiaolaikanzhelianggebiaozhunshifenxiangsi，danjiegoushangqueyouzhejudadebutong。zhexiebutongjuedinglelianludexingnengyuqichengben、兼容性

、魯棒性以及易執行能力。

HDMI標準現定義了四種連接器，A至D。除了Type B外
，其餘都是19針。Type C與D針對便攜應用和小體積設備。

兩個標準所使用的線纜略有不同。HDMI1.0至1.3使用4個屏蔽同軸差分對
、 4個單端控製信號，電源(+5V)以及地線。HDMI1.4增加了音頻回傳通道和以太網通道，所以信號的構架有所不同。HDMI1.4使用的是4個同軸對、1個非屏蔽差分對、3個單端信號、電源(+5V)以及地線。這意味著，HDMI1.4和HDMI1.3使用不同的線纜。如果在HDMI1.4係統中使用一根非HDMI1.4線纜
，那麼音頻回傳和以太網的功能將會喪失。但是
，HDMI1.3的所有功能以及HDMI1.4的其他新功能(如3D)則都可以保留。

DisplayPort定義了兩種接頭，全尺寸(Full Size)和迷你(Mini)。兩種接頭都有20針

，但迷你接頭的寬度大約是全尺寸的一半

， 它們的尺寸分別為7.5mm x 4.5mm與16mm x 4.8mm。建立完整鏈路需要5個 同軸對
、3 個單端信號，以及電源與地線。DisplayPort本身的可擴展性允許在更少導線的情況下建立 低帶寬的DisplayPort鏈接
，但是很少有人這麼做，因為這有可能給終端用戶帶來令人困惑的兼容性問題。

時鍾

任何工作的數字鏈路，都少不了同步發送器和接收器的一個共同時鍾

，即鏈路時鍾。HDMI和DisplayPort對該問題的解決方案完全不同。

HDMI利用一個同軸對向接收器發送同步時鍾信號。時鍾差分對是鏈路數據傳輸率的1/10
，等於視頻信號的像素時鍾頻率(在深色彩模式中，時鍾可能是像素時鍾頻率的1.25/1.5或2倍)。當然，在不同的視頻分辨率、刷新速率以及比特深度下，該數據也有所變化。最高時鍾頻率受特定的HDMI標準控製
，但所有HDMI標準的最低時鍾頻率都是25MHz。如果像素時鍾頻率低於25MHz，視頻將會橫向複製像素，直到時鍾頻率達到最小值以上。HDMI1.3與1.4的最高時鍾頻率是340MHz，而HDMI1.0至1.2a則是165MHz。

DisplayPort則使用8B/10B編bian碼ma
，這zhe是shi一yi種zhong通tong信xin中zhong的de常chang用yong方fang式shi
，能neng夠gou將jiang鏈lian路lu時shi鍾zhong嵌qian入ru至zhi數shu據ju流liu中zhong。這zhe樣yang做zuo的de優you勢shi在zai於yu不bu需xu要yao專zhuan門men占zhan用yong一yi個ge同tong軸zhou對dui，在zai接jie收shou端duan的de信xin息xi同tong步bu和he時shi鍾zhong恢hui複fu更geng容rong易yi，而er且qie鏈lian路lu更geng可ke靠kao。但dan這zhe樣yang做zuo也ye有you缺que點dian，這zhe種zhong方fang式shi使shi得de鏈lian路lu時shi鍾zhong完wan全quan與yu音yin頻pin、視(shi)頻(pin)和(he)其(qi)他(ta)信(xin)號(hao)源(yuan)分(fen)開(kai)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)，發(fa)送(song)端(duan)和(he)接(jie)收(shou)端(duan)都(dou)必(bi)須(xu)有(you)專(zhuan)用(yong)的(de)硬(ying)件(jian)來(lai)將(jiang)被(bei)傳(chuan)輸(shu)的(de)音(yin)視(shi)頻(pin)數(shu)據(ju)流(liu)從(cong)原(yuan)本(ben)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)率(lv)轉(zhuan)換(huan)為(wei)固(gu)定(ding)鏈(lian)路(lu)時(shi)鍾(zhong)。

數據傳輸

HDMI將信號編碼成三個串行位流，並通過三個差分對傳輸。這些串行位流的數據傳輸率是發送器與接收器之間傳輸時鍾的10倍。串行位流使用了名為TMDS的編碼技術，其功能是減少躍變數量，同時防止有過長的0或1串出現所導致的DC wandering或huo信xin號hao重zhong同tong步bu問wen題ti。音yin頻pin信xin號hao是shi在zai視shi頻pin行xing消xiao隱yin時shi傳chuan輸shu的de
，同tong時shi帶dai有you參can考kao值zhi以yi便bian音yin頻pin時shi鍾zhong能neng在zai接jie收shou端duan恢hui複fu。這zhe就jiu對dui視shi頻pin水shui平ping消xiao隱yin期qi的de大da小xiao有you了le嚴yan格ge的de要yao求qiu，它ta必bi須xu確que保bao足zu夠gou帶dai寬kuan來lai傳chuan輸shu音yin頻pin信xin號hao。
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與以太網相似，DisplayPort使用一種數據包結構來傳輸數據。這使得DisplayPort可以通過成為通道的串行位流來傳輸多種信號。1、2或4個通道可以用來傳輸數據
，而每個通道都與嵌入的1.62Gbps、2.7Gbps或5.4Gbps(DisplayPort1.2)delianlushizhongtongbu。danglianlujietongshi，fasongqiyujieshouqizhijianhuxianggoutonglaijuedingshujuchuanshulvhetongdaoshuliang。zheyangzuoyiweizhekeyijiejuexianlanhuoqitatongxintongdaozhongshoudaodekenengchanshenglianluwanzhengxingwentideganrao
，danzheyangyilaijiuwufabaozhengzongshiyizuigaoshujuchuanshulvlaiyunzuo。tongchangzhebingbushiwenti，ruguojiaogaoshujuchuanshulvwufagongzuojiangdaozhilianlubuwending，namedaikuanjiaodidelianluzongbibuwendingdelianluyaoqiang。DisplayPort這種能夠溝通並決定可行性連接速度的能力，表示其可以在困難情況下始終保證正常運行，而與其相比，在同樣的情況下HDMI隻會停止工作。

內容保護

所有HDMI 版本都使用高帶寬數字內容保護(HDCP)來加密鏈路數據並提供內容保護。DisplayPort1.0要求使用可選的128-bit AESDisplayPort內容保護(DPCP)，但自1.1版本之後其也開始使用HDCP。

輔助通道 / 數據控製 所有的HDMI版本都提供被稱為CEC(消費電子控製)的低速控製通道
，該通道用來在設備間傳輸命令，如播放、停止
、快進等。HDMI1.4通過增加 一個差分對提升了CES的能力，將其作為音頻回傳通道和以太網通道。

DisplayPort使用AUX(輔助通道)作為設備之間的雙向通信總線
，比CEC的帶寬要多得多。DisplayPort1.0和1.1的最高帶寬是1Mbps。DisplayPort1.2則將其增加到720Mbps
，使其可以支持USB和以太網。AUX同樣可以建立鏈路並進行鏈路培訓來優化速度和鏈路的可靠性.

電磁幹擾
 
EMI是任何電子係統都要考慮的重點。HDMI與DisplayPort都使用低電壓信號來減少電磁幹擾，但僅有這一點是不夠的。HDMI還使用TDMS信號來減少電磁幹擾。因為TMDS能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)躍(yue)變(bian)數(shu)量(liang)，所(suo)以(yi)有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)少(shao)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。但(dan)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)，在(zai)固(gu)定(ding)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)上(shang)所(suo)有(you)躍(yue)變(bian)還(hai)是(shi)會(hui)發(fa)生(sheng)，從(cong)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)圖(tu)中(zhong)可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)看(kan)到(dao)在(zai)這(zhe)個(ge)頻(pin)率(lv)諧(xie)波(bo)上(shang)的(de)能(neng)量(liang)毛(mao)刺(ci)。因(yin)此(ci)
，HDMI不得不大量依靠屏蔽來減少總的電磁幹擾並滿足EMI標準。

DisplayPort在設計之初就考慮到了如何減少電磁幹擾。該標準使用兩種技巧來達到此目的。首先，利用數據擾頻。它與TMDS相似，能夠幫助減少躍變數量和周期；其次就是擴頻時鍾(SSC)
，在固定範圍內調節鏈路時鍾

，從而將電磁幹擾分散在較大範圍。這樣，DisplayPort可以比HDMI更容易滿足電磁幹擾標準，並且可以使用更便宜的較細線纜。

互聯互通
 
既然都源於DVI，且本質上有相同的通信架構和電氣特性
，所以HDMI與DVI和DVI-D可以互相兼容。這樣在連接這兩個標準時所需要的線纜在技術要求上就比較簡單。

因為想達到互聯互通
，DisplayPort研發出了一種稱為DP++的延伸器。為了DisplayPort與HDMI共同合作
，業內人士定義了協議和鏈路層兼容模式
，這樣隻需使用一個相對較簡單的電平位移器類的裝置就可以在DisplayPort和HDMI的低電壓之間進行調整。使用該方式可以製造出比較便宜的轉換器。該方法的缺點在於：並非所有的DisplayPort設備都支持DP++
，這可能會給普通的終端用戶帶來困擾，因為他們所購買的DisplayPort至HDMI轉換器無法正常工作。

特性 HDMI的每個版本都很清晰地定義了接口能做什麼，精確的數據類型和特性都得到了很詳細的描述。而DisplayPort則重視提供基礎鏈路和公開的標準，並不關注解釋功能究竟需要如何來實施。HDMI1.0指出了基本的音視頻傳輸層
；HDMI1.1和1.2(a)加入了支持DVD Audio和Super Audio CD功能。HDMI1.3是第一次真正的大幅度改版
，把帶寬從4.92Gbps增加到了10.2Gbps。該版本還增加了新的視頻色彩格式(Deep Color 和xvYCC)、自動話音同步、更先進的音頻(Dolby TrueHD和DTS-HD)，以及對CEC命令列表的更新。HDMI1.4增加了音頻回傳通道、以太網通道

、3D支持以及對4k X 2k 分辨率的支持。

DisplayPort1.2把數據傳輸率從10.8Gbps提升到21.6Gbps
；增加了多流功能
；將輔助通道速率提升至720Mbps，使其能夠支持USB2.0 和以太網；並添加了對多個音頻模式(Dolby MAT、DTS HD
、中國DRA標準)以及3D的支持。新規範中一個明顯的遺漏，就是沒有明確指出如何在速度提升的輔助通道中傳輸USB或以太網數據。具體細節將在不久的將來添加到DisplayPort1.2 中
，但這很可能會在短時期內影響DisplayPort1.2設備的推廣。

設計HDMI和DisplayPort電路時的挑戰

雖然HDMI和DisplayPortdoushishuzilianlu，danxiangqitayuxianshishijiejiechudeshiwuyiyang，tamenyemianlinzhemoniwenti，erdianlugongchengshimenkaifayigegongzuoxitongshiyebixukaolvdaozhedian。buxianhelianjieqichuanshuxiaoyingshixueruodidianyachafenxinhao(用來傳輸數據)的重要因素，PCB設計與發送和接收設備之間的信號完整性問題也至關重要。不僅如此，兩個標準都有各自的獨特挑戰。

眼開 對於低電壓差分信號鏈路來說，在接收數據前甚至是在時鍾恢複前

，必須做好差分對的正負信號分離工作
，又稱“眼開”。

                                                  圖 1: 眼圖

bulunrenhexitong
，ruzaixishejifasongqiyujieshouqideshurudoukeyihendaditigaoyankaidekenengxing。jieshouqideminganxinggengweizhongyao，yinweitakeyizhengquedeganyingdaobingjiemayiguanbide“眼睛”。所有這些都隻需差分信號傳輸中的一個細微但可測量的變化。

時鍾恢複 如上所述
，HDMI在鏈路中傳輸視頻像素時鍾。該時鍾頻率是鏈路時鍾的1/10，因為低速，所以可以更容易得到好的眼圖。但事實上這並不重要，重要的是數據。時鍾傳輸通道與TMDS數shu據ju通tong道dao不bu同tong，發fa送song器qi與yu接jie收shou器qi需xu要yao密mi切qie關guan注zhu來lai確que保bao小xiao心xin地di管guan理li抖dou動dong和he跨kua通tong道dao斜xie率lv。發fa送song端duan輸shu入ru的de像xiang素su時shi鍾zhong需xu穩wen定ding下xia來lai並bing增zeng長chang十shi倍bei。如ru果guo這zhe中zhong間jian有you太tai多duo抖dou動dong，接jie收shou端duan將jiang無wu法fa鎖suo定ding時shi鍾zhong並bing再zai現xian穩wen定ding鏈lian路lu時shi鍾zhong。在zai接jie收shou端duan也ye是shi相xiang同tong，它ta需xu小xiao心xin管guan理li並bing控kong製zhi抖dou動dong來lai確que保bao準zhun確que的de時shi鍾zhong恢hui複fu和he高gao速su鏈lian路lu時shi鍾zhong的de再zai生sheng。這zhe就jiu將jiang重zhong點dian放fang在zaiPPL的使用和電壓調節上。[page]

                                圖 2: HDMI 發送器與接收器概括

DisplayPort在發送端的時鍾產生使用了PLL，但參考是一個穩定的晶振源

，而且輸出必須在嚴格範圍內運作。與HDMI電路不同，DisplayPortshizhongqianruzaishujuliuzhong
，congerjiangdileduimiqieguanzhudoudonghekuatongdaopianxiedexuqiu。danjieshouduandeshizhongtiquyuzhongjianjiugengweifuzaxie
，meigechafenduixuyaoyigezaishengdianlu。zongdelaishuo，jianqingchuanshuxiaoyingdewendingshizhonghuifuzaiDisplayPort中更容易實現。

                                        圖 3: DisplayPort發送器與接收器概括

數據恢複 一旦建立好了穩定的鏈路時鍾，就可以開始從鏈路中恢複數據。由一個HDMI時鍾去采集3路TDMS差分數據。因此，跨通道偏斜可以導致單個時鍾源不能被每個TDMS數據通道所使用。這增加了接收端設計的困難和複雜性，為此必須規定如何決定每個通道的最佳相位關係。

HDMI的主數據流是視頻數據，可以很容易地從接收器中萃取。但音頻流卻還嵌入在視頻中，需要被重建。因此還需要一個額外的PLL和FIFO構架。音頻數據接收器本身並不難，但萃取音頻時鍾和重建穩定低抖動的音頻時鍾對音頻效果至關重要。

將時鍾嵌入至數據流中使得DisplayPortnenggouyouxiaodijianshaokuatongdaopianxiewenti，yinweizheyangshizhonghuifukeyikouduikoudeduizhunmeigeshujutongdao。fuzadeshijiangcuiqudeshujuliuhunhechengyigetongyideshujuliubingyongyoudangewendingshizhong。keyijiezhuFIFO簡單解決這個問題。因為所有數據流通過打包形式傳輸，需要FIFOS重新組建成連續的數據流。與HDMI接收器相比
，這樣做需要更多的矽架構，但是由於電路屬於數字領域，可以很容易地使用矽工藝技術進行壓縮。

係統設計

如今
，可以很容易地從重多供應商那裏購買到 HDMI與DisplayPort解決方案。矽穀數模半導體（Analogix）shishaoyoudejijiaqiyekeyitongshitigongliangzhongbiaozhundequantaojiejuefanganhelianjiezheliangzhongbiaozhundezhuanhuanjiejuefangan。zhexiejiejuefangandemudedoushiweilenengshikehugenghaodi，gengrongyidishishiHDMI或DisplayPort，並(bing)且(qie)保(bao)證(zheng)最(zui)高(gao)水(shui)平(ping)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)與(yu)互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)。係(xi)統(tong)設(she)計(ji)師(shi)在(zai)選(xuan)擇(ze)發(fa)送(song)器(qi)或(huo)接(jie)收(shou)器(qi)時(shi)需(xu)要(yao)了(le)解(jie)它(ta)與(yu)同(tong)一(yi)供(gong)應(ying)商(shang)或(huo)其(qi)他(ta)供(gong)應(ying)商(shang)提(ti)供(gong)的(de)接(jie)收(shou)或(huo)發(fa)送(song)器(qi)一(yi)起(qi)的(de)運(yun)作(zuo)情(qing)況(kuang)如(ru)何(he)。 Analogix一直通過一流的模擬電路設計努力追求最高的互聯互通性，並與其他供應商密切合作
，積極參與業內Plug Test活動。這使得Analogix擁有業界領先的解決方案，並已以為眾多客戶證明了更強的工作性能。於此同時Analogix還擁有經驗豐富的係統設計師作為後盾，負責優化PCB版麵設計和係統設計。

互聯互通是非常重要的，但Analogix在其他領域裏也有創新。HDMI的天性是高功耗，所以很難結合到低功耗的設備中，如
，手機或便攜設備。Analogix創造了CoolHD?，業界唯一一款零功耗HDMI發送器，來解決這一大問題。CoolHD?可以在不犧牲電池壽命的情況下讓便攜設備在大屏幕上播放高清內容。發送器不從便攜設備攝取任何功耗。並且
，因Analogix的接收器有著非常高的接收敏感度，可以運作低電壓擺動的DisplayPort鏈接，並無需預加重和去加重電路。

Analogix同時還提供業內僅有的一款真正單芯片DisplayPort至VGA轉換解決方案。此款芯片在大大降低了BOM成本的同時還減小了芯片體積。

總結

看起來HDMI和DisplayPort是具有相同功能的
，而他們又都有自己的定位。HDMI是個受HDMI組織和版權嚴格控製的標準。它不能成為專有的應用，而且所有的數據結構和可用的模塊都是被定義好的。對於HDMI， 它建立了一套指定的測試設備和應用步驟。每年有近10億台設備的增長量，其標準嚴格地按照客戶及業界的需求製定
，它也被好萊塢
、歐洲、日本、韓國和北美采用
，作為已經存在的互連互通標準。

從技術角度來說，DisplayPort是更好的

，且對於更長和更細的線纜具有良好的魯棒性。它可以很容易地
、自由地降低製程。就計算機市場來說，它的開放性模式和可擴展性特點
，對於更高帶寬、多數據流和其他數據流是不二的首選。DisplayPort預計將代替VGA接口
，而且將漸漸取代DVI和HDMI。conggaibianzhongguohulianhutongbiaozhundejiaodulaijiang，takaifangdejiegouxianzhileqijinruqitaguojiadeshichang。raner，duiyuxuyaogaosushuzihulianhutongdedafanweiqianrushiyingyong，DisplayPort開放的結構給了它很大的靈活性。

目前
，兩個標準將彼此互補共存。在終端市場
，HDMI將占有優勢
；而在IT和嵌入式應用方麵
，DisplayPort將擁有絕對先機。