HDMI协议

HDMI协议

• • • 概述
    • 物理结构
    • 传输
    • • Control Period（控制数据）
      • Video Data Period（视频数据）
      • Data Island Period（数据包）
      • 三种数据传输注意事项
    • 实体模型
    • • EDID & DDC
      • HPD

概述

HDMI是音视频传输协议，主要用于DVD, 机顶盒等音视频source到TV，显示器等sink设备的传输。传输基于的是TMDS协议。

物理结构

上图是HDMI block结构图，可以看出HDMI用于source和sink之间的连接，HDMI cable由3组差分信号传输TMDS数据，1组差分信号传输clock。此外，HDMI还有一个DDC的通道连接到sink的EDID。CEC和HEAC都是HDMI的可选协议。

1-9是TMDS data传输用到的引脚，共有三组；
10-12是TMDS clock传输用到的引脚，共有一组，TMDS clock就是pixel clock；
13是CEC引脚，一种消费电子兼容的传输协议；
14是保留引脚；
15,16是DDC的引脚，DDC是基于I2C协议传输，故引脚为SCL和SDA；
17是接地；
18是+5V power；
19是HPD引脚，用于建立连接。

传输

HDMI传输由三组TMDS通道和一组TMDS clock通道组成，TMDS clock的运行频率是video信号的pixel频率，在每个cycle，每个TMDS data通道发送10bit数据。

HDMI传输如下四种类型数据：

Preamble（控制信息）：控制接下来传输的数据是Data Island或者Video Data
Data Island（数据包）：各种类型的包信息，包括音频数据包，图像信息包等
Video Data （视频信息）：视频像素数据，可以传输RGB与YUV格式的像素数据
Hsync与Vsync ：

8bit的数据在source经过TMDS encoder后得到10bit数据串行输出；在sink端先进行复原成10bit的数据，再通过TMDS decoder得到8bit的源数据。

Control Period（控制数据）

Channel1[1:0]与Channel2[1:0]分别为CTL0~3
CTL0~3=1000代表接下来的是video data period
CTL0~3=1010代表接下来的是data island period

Channel0[1:0]为HSYNC, VSYNC此时也有可能发生变化

Video Data Period（视频数据）

格式为格式为RGB时，以2个字符长度的leading gurad band开始
guard band如下：

ch0: q_out[9:0] = 0b1011001100
ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011
ch2: q_out[9:0] = 0b1011001100

接下来是RGB数据：
Channel0[7:0]用于传输B
Channel1[7:0]用于传输G
Channel2[7:0]用于传输R

Data Island Period（数据包）

data island period传输audio数据和辅助数据，辅助数据包括Infoframe和其他用于音视频信息描述的数据。

以2个字符长度的leading guard band开始，并以2个字符宽度的trailing guard band 结束。
guard band如下：

ch0: q_out[9:0] = n.a
ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011
ch2: q_out[9:0] = 0b0100110011

Channel0[1:0]为HSYNC, VSYNC
Channel0[3:2]用于传输Data Island Header（包头）
Channel1[0:3]与Channel2[0:3]用于传输Data Island Content（包内数据）

三种数据传输注意事项

• Video Data Period与Data Island Period中间必须有Control Period
• data island period和control period都是在消隐区进行（Hblank与Vblank）

实体模型

EDID & DDC

sink设备在ROM中存放EDID信息，source在收到HPD后会通过DDC通道读取EDID得到显示设备的属性。

HPD

source会监测HPD pin的状态，当source和sink连接后，如果HPD为高电平，说明sink设备正常可以工作，source可通过DDC读取EDID，如果为低电平，说明sink已断开。
sink可通过拉低HPD超过100ms来向source表明EDID发生了变化，此时source会重新读取EDID。