高清時(shí)代未到 接口標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)HDMI遇強(qiáng)敵

    前面大概介紹了下DisplayPort的主要特點(diǎn)，下面將對(duì)DisplayPort的組成結(jié)構(gòu)及性能做個(gè)剖析，相信讀者看完之后會(huì)對(duì)DisplayPort有更深入的了解。

    我們?cè)谇懊嬷v到，DisplayPort的數(shù)據(jù)傳輸由主通道和輔助通道組成，此外再加上一條叫做HPD（熱插拔檢測(cè)Hot Plug Detect）的信號(hào)線(xiàn)就構(gòu)成了DisplayPort的數(shù)據(jù)通道主體。

圖10. DisplayPort數(shù)據(jù)傳輸通道

    在外觀上，外部用的接口共有20個(gè)引腳，形狀類(lèi)似于USB和HDMI接頭，但是DisplayPort提供了一種可讓接頭反扣于連接處的牢固設(shè)計(jì)（見(jiàn)下圖中的紅圈處），可防止意外沖撞或線(xiàn)材自身重量導(dǎo)致的接頭脫落現(xiàn)象。用戶(hù)可根據(jù)自己的需要來(lái)決定是否購(gòu)買(mǎi)帶卡勾的DisplayPort線(xiàn)材。

圖11. DisplayPort外部接口

    內(nèi)部用的接口接頭引腳數(shù)為26，僅有26.3mm寬、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但傳輸率卻是LVDS的3.8倍（LVDS的每組線(xiàn)對(duì)僅有0.945Gb/s的傳輸率）。此外，內(nèi)接DisplayPort允許的線(xiàn)路長(zhǎng)度達(dá)610mm，這在設(shè)計(jì)大尺寸HDTV時(shí)非常有用。
 

圖12. DisplayPort內(nèi)部接口

    內(nèi)外部的接口接頭之間除了物理特性（即形狀、大小、順序、引腳數(shù)量）不同外，其余電氣性能完全一致。這有點(diǎn)類(lèi)似于USB的設(shè)計(jì)，但不可否認(rèn)的是，這種設(shè)計(jì)可以讓生產(chǎn)廠商節(jié)約很多時(shí)間和成本，同時(shí)也降低了設(shè)計(jì)難度。

    1.主連接通道

    DisplayPort的主連接通道可由1，2，4對(duì)傳輸線(xiàn)組成，是單向、高帶寬、低延時(shí)通道，負(fù)責(zé)傳輸音視頻內(nèi)容，可根據(jù)信號(hào)內(nèi)容選擇主通道所需線(xiàn)對(duì)數(shù)，每對(duì)線(xiàn)稱(chēng)為一個(gè)Lane。單個(gè)Lane可支持2.7Gb/s（全帶寬）或者1.62Gb/s的傳輸率，所以最高的傳輸率為2.7Gb/s*4=10.8Gb/s。Lane的傳輸率是2.7Gb/s還是1.62Gb/s由發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的容量以及通道的質(zhì)量（多數(shù)情況下指線(xiàn)材）來(lái)共同決定。在這種高頻寬的支持下，DisplayPort可以滿(mǎn)足各種多媒體、特別是視頻應(yīng)用的需求。任何色深(Color Depth)、分辨率和畫(huà)面刷新頻率(Rate)都可以自由轉(zhuǎn)換。例如，使用4條lane 10.8Gb/s的傳輸速率，DisplayPort可以支持最高視頻分辨率如下：

    12-bpc YCbCr 4:4:4(36bpp)，1920×1080p@96Hz
    12-bpc YCbCr 4:2:2(24bpp)，1920×1080p@120Hz
    10-bpc RGB(30bpp)，2560×1536@60Hz
    注：bpc——bits per color，bpp——bits per pixel，數(shù)字越大代表色彩數(shù)越多。

    值得注意的是，每一條lane都是數(shù)據(jù)線(xiàn)，這意味著DisplayPort沒(méi)有單獨(dú)的時(shí)鐘通道。實(shí)際上，DisplayPort在主通道上采用的是ANXI 8B/10B編碼，時(shí)鐘信號(hào)是從數(shù)據(jù)串流中擷取出來(lái)的。這個(gè)有別于HDMI的特點(diǎn)，大幅降低了DisplayPort產(chǎn)品EMC（電磁兼容）設(shè)計(jì)難度。（時(shí)鐘信號(hào)會(huì)導(dǎo)致EMI（電磁干擾）增大，時(shí)鐘頻率越高，EMI越糟，這點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)電子產(chǎn)品的工程師都有體會(huì)。）同時(shí)，由于DisplayPort傳輸線(xiàn)路采用交流耦合（AC-coupled），允許發(fā)送端和接收端具有不同的共模電壓，這有什么好處呢？這樣我們可以在發(fā)送端采用最新工藝如65nm制造的芯片，以擁有更小的尺寸來(lái)滿(mǎn)足各種便攜設(shè)備日益縮小的體積，而在接收端（越來(lái)越大的顯示設(shè)備）上采用體積大但成本低下的0.35μm工藝的CMOS芯片。

    2.輔助通道

    DisplayPort的輔助通道AUX channel采用雙向、半雙工通信的工作方式，由一對(duì)差分信號(hào)線(xiàn)構(gòu)成。發(fā)送設(shè)備為主設(shè)備。接收設(shè)備為從設(shè)備。也用交流耦合的傳輸方式，傳輸速率為1MHz。通道數(shù)據(jù)編碼采用Manchester II編碼規(guī)則。起的作用主要是連接管理和設(shè)備控制，比如可用來(lái)傳遞包含接收端性能配置數(shù)據(jù)的DPCD（DisplayPort Configuration Data）到發(fā)送源，也可以讓發(fā)送源讀取到接收端包含顯示設(shè)備特征的數(shù)據(jù)EDID（Extended Display Identification Data）。接收端還可以通過(guò)HPD信號(hào)通報(bào)設(shè)備連接狀態(tài)的變化，必要時(shí)由輔助通道向源端發(fā)出中斷請(qǐng)求。此外，無(wú)論主連接通道或輔助通道都在傳輸上有嚴(yán)格的延遲控制，如輔助通道規(guī)定從源端發(fā)出的信號(hào)，必須在500μs內(nèi)到達(dá)接收端并完成接收。這一點(diǎn)相對(duì)于HDMI對(duì)于信號(hào)延遲時(shí)間沒(méi)有明確定義是個(gè)進(jìn)步，舉個(gè)實(shí)際使用的例子：我們?cè)贒isplayPort連接的PC上觀看一部外掛字幕的電影時(shí)，再也不必忍受CPU處理能力低下導(dǎo)致的字幕和對(duì)白對(duì)不上的尷尬場(chǎng)景了。