新一代數(shù)字多媒體接口的架構(gòu)及應(yīng)用
出處：小小小菜鳥 發(fā)布于：2008-09-03 14:52:59
視頻電子標(biāo)準(zhǔn)組織（ＶＥＳＡ）不久前正式發(fā)布了ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ標(biāo)準(zhǔn)的１．０版本。ＶＥＳＡ對這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有著宏偉的藍(lán)圖，即一統(tǒng)紛繁復(fù)雜的數(shù)字多媒體接口標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域。
在ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ之前，數(shù)字多媒體接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了多次紛爭，逐漸形成了外部連接（Ｂｏｘ－ｔｏ－Ｂｏｘ）與內(nèi)部連接（Ｃｈｉｐ－ｔｏ－Ｃｈｉｐ）兩塊相互獨(dú)立的陣地。在外部連接方面，ＰＣ已有ＤＶＩ；而ＣＥ方面也有方興未艾的ＨＤＭＩ；至于內(nèi)部連接則是約定俗成的標(biāo)準(zhǔn)——ＬＶＤＳ。既然ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ力求一統(tǒng)，那它究竟有哪些先進(jìn)之處呢？下面，分別從鏈路層、物理層、內(nèi)外部接頭三方面來詳細(xì)闡述ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合ＰＣ和ＣＥ應(yīng)用來論述它的優(yōu)勢。
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?。模椋螅穑欤幔校铮颍粲扇糠纸M成，分別為主鏈路、輔助通道和熱插拔信號(hào)檢測（ＨＰＤ）。其中，主鏈路是一條單向、高帶寬、低延時(shí)的傳輸鏈路，用于傳輸無壓縮的時(shí)鐘同步視頻、音頻流；輔助通道是一條雙向通道，用于傳輸狀態(tài)信息、控制命令等；熱插拔信號(hào)則實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備（Ｓｉｎｋ?。模澹觯椋悖澹┲袛嗾埱螅ㄈ鐖D１所示）。
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主鏈路實(shí)際由４條線路（Ｌａｎｅ）組成，每一條線路都是一對差分線。根據(jù)實(shí)際需要，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ可以分別使用１、２或４條線路。每一條線路都支持兩種傳輸速率：２．７Ｇｂｐｓ或１．６２Ｇｂｐｓ，４條線路則可以實(shí)現(xiàn)１０．８Ｇｂｐｓ的傳輸速率，在相同的線路數(shù)下ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ比ＤＶＩ快２．２倍。
在這種高帶寬的支持下，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ可以滿足各種多媒體、特別是視頻應(yīng)用的需求。任何色深（Ｃｏｌｏｒ Ｄｅｐｔｈ）、解析度和畫面刷新頻率（Ｒａｔｅ）都可以自由轉(zhuǎn)換。例如，使用２．７Ｇｂｐｓ的傳輸速率，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ可以支持視頻分辨率如下：
?。保。保玻猓穑恪。伲茫猓茫颉。矗海矗海矗ǎ常叮猓穑穑?，１，９２０×１，０８０ｐ＠９６Ｈｚ
?。玻。保玻猓穑恪。伲茫猓茫颉。矗海玻海玻ǎ玻矗猓穑穑?，１，９２０×１，０８０ｐ＠１２０Ｈｚ
?。常。保埃猓穑恪。遥牵拢ǎ常埃猓穑穑?，２，５６０×１，５３６＠６０Ｈｚ
值得注意的是，每一條線路都是數(shù)據(jù)線，這意味著ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ沒有單獨(dú)的時(shí)鐘通道。實(shí)際上，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ在主鏈路上采用的是ＡＮＸＩ?。福拢保埃戮幋a，時(shí)鐘信號(hào)是從數(shù)據(jù)流中提取出來的。這個(gè)區(qū)別于ＤＶＩ和ＨＤＭＩ的特點(diǎn)，大大降低了ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ產(chǎn)品ＥＭＩ設(shè)計(jì)的難度。同時(shí)，由于ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ傳輸線路采用的是交流耦合，發(fā)送端和接收端有不同的共模電壓，這使芯片可以擁有更小的特征尺寸（如６５ｎｍ），也大大方便了ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ與其它新興高速數(shù)字接口（如ＰＣＩ?。牛穑颍澹螅螅┻B接、耦合。
圖１：ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ接口的傳輸層架構(gòu)
?。玻≥o助通道
輔助通道由一對交流耦合差分線組成的雙向、半雙工通道。其中，源端設(shè)備為主、終端設(shè)備為從。所有的通信都必須由源端設(shè)備發(fā)起，終端設(shè)備也可以通過熱插拔信號(hào)來提出通信請求。輔助通道在１５米的傳輸距離上提供１Ｍｂｐｓ的傳輸速率，同時(shí)對傳輸延時(shí)做了嚴(yán)格要求：通信必須在５００ｕｓ內(nèi)完成。
３． 鏈路層
?。模椋螅穑欤幔校铮颍舴謱咏Y(jié)構(gòu)如圖２所示。
圖２：ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ接口的分層結(jié)構(gòu)
其中，終端設(shè)備傳輸層的ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ配置數(shù)據(jù)（ＤＰＣＤ）描述了該設(shè)備的能力。同時(shí)，ＤＰＣＤ還存儲(chǔ)了鏈路的相關(guān)信息，如鏈路是否同步等。
鏈路層主要實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)功能：時(shí)鐘同步數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)和鏈路與設(shè)備服務(wù)。其中，時(shí)鐘同步數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)保證了視頻、音頻數(shù)據(jù)流通過一定的規(guī)則從主鏈路傳輸?shù)浇K端，以使終端設(shè)備能夠正確地恢復(fù)和識(shí)別原始數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)；鏈路與設(shè)備服務(wù)通過讀取終端設(shè)備ＤＰＣＰ和ＥＤＩＤ，識(shí)別其工作能力和狀態(tài)，分別在鏈路級(jí)和設(shè)備級(jí)配置和維護(hù)傳輸。ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ的鏈路層的主要特點(diǎn)是微封包架構(gòu)（Ｍｉｃｒｏ－Ｐａｃｋｅｔ?。粒颍悖瑁椋簦澹悖簦酰颍澹﹤鬏?。
?。矗∥⒎獍軜?gòu)傳輸
在ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ的主鏈路上，所有的視頻、音頻數(shù)據(jù)流都被打包為微封包，這些微封包被稱為傳輸單元。每一個(gè)傳輸單元都由６４個(gè)碼組成。如果被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流小于６４個(gè)碼，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ會(huì)自動(dòng)將它補(bǔ)足為６４個(gè)。使用微封包傳輸使數(shù)據(jù)完整性得到了大大的提高，這種微封包與傳統(tǒng)的模擬、數(shù)字多媒體接口有很大不同。以ＨＤＭＩ為代表的傳統(tǒng)接口，都采用的是類似交換式傳輸方式，即視頻以即時(shí)的方式傳輸。相比之下，雖然封包式傳輸較難保證傳輸流量與實(shí)時(shí)性，但只要有適當(dāng)?shù)膸挕⒘髁抗芾砼涮?，它能比交換式傳輸提供更多的功能和更廣的上升空間。
由于采用微封包式傳輸，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ的傳輸數(shù)據(jù)完整性得到了很大的提高，達(dá)到了１Ｅ－１２，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了ＨＤＭＩ標(biāo)準(zhǔn)的１Ｅ－９。同時(shí)，微封包架構(gòu)相當(dāng)彈性，可以在同一條線路內(nèi)傳輸多組視頻，反之交換式傳輸就得限定一條鏈路只能傳輸一組視頻。此外，這種架構(gòu)也能輕易地在既有傳輸中追加新的協(xié)定內(nèi)容，特別是內(nèi)容防拷協(xié)定。
微封包架構(gòu)讓ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ跳脫單純的視頻、音頻傳輸角色，進(jìn)而提升成可匯聚、整合各種音視頻應(yīng)用的傳輸方式。此點(diǎn)也是ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ大幅超越ＤＶＩ、ＨＤＭＩ之處，即便ＤＶＩ、ＨＤＭＩ在后續(xù)版本中進(jìn)一步提升傳輸速率，但在無法改變其基礎(chǔ)本質(zhì)（ＴＭＤＳ傳輸）的情況下，依然難以在架構(gòu)上超越ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ。
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按照功能劃分，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ的物理層分為兩個(gè)子模塊：邏輯子模塊和電氣子模塊。這兩個(gè)子模塊在主鏈路、輔助通道和熱插拔檢測三部分中的功能如表１所示。
表１：邏輯子模塊和電氣子模塊在主鏈路、輔助通道和熱插拔檢測三部分中的功能
６． 內(nèi)外部接頭
?。模椋螅穑欤幔校铮颍魞?nèi)部接頭和外部接頭具有不同的形態(tài)。內(nèi)部接頭僅寬２６．３ｍｍ、高１．１ｍｍ，尺寸比ＬＶＤＳ小３０％，但傳輸率卻是ＬＶＤＳ的３．８倍，因?yàn)椋蹋郑模拥拿拷M對線僅有０．９４５Ｇｂｐｓ的傳輸率。此外，內(nèi)接的ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ允許線路達(dá)６１０ｍｍ之長，這在設(shè)計(jì)大尺寸ＤＴＶ時(shí)格外受用。
圖３：ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ接口的外部（左）和內(nèi)部（右）連接插頭。（資料）
而外部接頭有兩種，一種是標(biāo)準(zhǔn)型，類似ＵＳＢ、ＨＤＭＩ等接頭，但多了一個(gè)可讓接頭反扣于連接處的牢固設(shè)計(jì)，用于防止意外沖撞致使接頭掉落，使用者只要用拇指按壓接頭即可解除反扣。另一種則是低矮型（Ｌｏｗ?。校颍铮妫椋欤澹?，這是針對連接面積有限的應(yīng)用制定的。這種應(yīng)用以超薄筆記型電腦為明顯，同時(shí)也適用于其他方面，例如，同一部桌上型電腦要進(jìn)行多組視頻輸出，在Ｉ／Ｏ面板面積有限的情況下也適合用低矮型的ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ接頭。
無論是標(biāo)準(zhǔn)型接頭還是低矮型接頭，其長外接距離均為１５ｍ，而且接頭的相關(guān)規(guī)格都已經(jīng)為日后的速率升級(jí)做好準(zhǔn)備。ＶＥＳＡ預(yù)計(jì)在２００８、２００９年提出２ｘ的新速率標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)Ｍａｉｎ?。蹋椋睿雽⑦_(dá)２１．６Ｇｂｐｓ，ＡＵＸ?。茫纫灿锌赡軐?yīng)提升，然而這些提升都不需要再對接頭、接線進(jìn)行變更。
ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ應(yīng)用
?。模椋螅穑欤幔校铮颍魮碛腥绱藘?yōu)異的技術(shù)特性，那么它在實(shí)際的ＰＣ和ＣＥ應(yīng)用中，能帶來哪些好處呢？下面通過將ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ與傳統(tǒng)接口在實(shí)際應(yīng)用中的對比來詳細(xì)論述。
?。保★@示器應(yīng)用
當(dāng)今的顯示器一般是通過ＶＧＡ或者ＤＶＩ接口與ＰＣ相連。但以由于顯示面板的時(shí)序控制器（ＴＣＯＮ）都是由ＬＶＤＳ驅(qū)動(dòng)的，所以顯示器主板的設(shè)計(jì)都非常復(fù)雜。與此形成鮮明對比的是ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ可以直接驅(qū)動(dòng)ＴＣＯＮ，這就大大簡化了顯示器的內(nèi)部設(shè)計(jì)（如圖４所示）。
圖４：在顯示器中使用ＤＶＩ與ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ之間的比較。（資料．ｏｒｇ）
?。玻」P記本電腦應(yīng)用
傳統(tǒng)筆記本電腦的ＬＣＤ面板是通過ＬＶＤＳ排線與顯卡連接。使用ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ可以以更少的線纜來實(shí)現(xiàn)同樣分辨率的傳輸。例如：傳輸ＸＧＡ分辨率需要的線數(shù)由１６條減為２條，傳輸ＵＸＧＡ分辨率需要的線數(shù)由２０條減為８條。這些節(jié)省出來的空間就為筆記本電腦的擴(kuò)展應(yīng)用提供了可能。
圖５：ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ在筆記本電腦中的應(yīng)用。（資料）
３． 視頻源端應(yīng)用
如前文所述，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ采用了交流耦合，其信號(hào)電氣特性與顯示芯片組常用的ＰＣＩ?。牛穑颍澹螅蠓浅Ｏ嗨?。使用ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ將大大簡化視頻源端（如顯卡）的設(shè)計(jì)。
圖６：使用ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ簡化視頻源端的設(shè)計(jì)。（資料）
從上述的技術(shù)特性和典型應(yīng)用來看，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ無論是從傳輸速率、安全性還是可擴(kuò)展性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有的數(shù)字多媒體接口，其特性很好地符合了ＰＣ和消費(fèi)類電子領(lǐng)域?qū)?shù)字多媒體接口地需求。更為重要的是，ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ是一個(gè)開放的標(biāo)準(zhǔn)，這非常有利于其推廣與使用。毫無疑問，所有這些特點(diǎn)都將使ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ在不遠(yuǎn)的將來一統(tǒng)數(shù)字多媒體接口標(biāo)準(zhǔn)。
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