新一代数字多媒体接口的架构及应用
发布时间:2008/9/4 0:00:00 访问次数:649
视频电子标准组织(vesa)不久前正式发布了displayport标准的1.0版本。vesa对这个标准有着宏伟的蓝图,即一统纷繁复杂的数字多媒体接口标准领域。
在displayport之前,数字多媒体接口标准经历了多次纷争,逐渐形成了外部连接(box-to-box)与内部连接(chip-to-chip)两块相互独立的阵地。在外部连接方面,pc已有dvi;而ce方面也有方兴未艾的hdmi;至于内部连接则是约定俗成的标准——lvds。既然displayport力求一统,那它究竟有哪些先进之处呢?下面,分别从链路层、物理层、内外部接头三方面来详细阐述displayport的技术特点,最后结合pc和ce应用来论述它的优势。
displayport概述
displayport由三部分组成,分别为主链路、辅助通道和热插拔信号检测(hpd)。其中,主链路是一条单向、高带宽、低延时的传输链路,用于传输无压缩的时钟同步视频、音频流;辅助通道是一条双向通道,用于传输状态信息、控制命令等;热插拔信号则实现了终端设备(sink device)中断请求(如图1所示)。
1. 主链路的构成
主链路实际由4条线路(lane)组成,每一条线路都是一对差分线。根据实际需要,displayport可以分别使用1、2或4条线路。每一条线路都支持两种传输速率:2.7gbps或1.62gbps,4条线路则可以实现最高10.8gbps的传输速率,在相同的线路数下displayport比dvi快2.2倍。
在这种高带宽的支持下,displayport可以满足各种多媒体、特别是视频应用的需求。任何色深(color depth)、解析度和画面刷新频率(rate)都可以自由转换。例如,使用2.7gbps的传输速率,displayport可以支持最高视频分辨率如下:
1. 12bpc ycbcr 4:4:4(36bpp),1,920×1,080p@96hz
2. 12bpc ycbcr 4:2:2(24bpp),1,920×1,080p@120hz
3. 10bpc rgb(30bpp),2,560×1,536@60hz
值得注意的是,每一条线路都是数据线,这意味着displayport没有单独的时钟通道。实际上,displayport在主链路上采用的是anxi 8b/10b编码,时钟信号是从数据流中提取出来的。这个区别于dvi和hdmi的特点,大大降低了displayport产品emi设计的难度。同时,由于displayport传输线路采用的是交流耦合,发送端和接收端有不同的共模电压,这使芯片可以拥有更小的特征尺寸(如65nm),也大大方便了displayport与其它新兴高速数字接口(如pci express)连接、耦合。
图1:displayport接口的传输层架构
2. 辅助通道
辅助通道由一对交流耦合差分线组成的双向、半双工通道。其中,源端设备为主、终端设备为从。所有的通信都必须由源端设备发起,终端设备也可以通过热插拔信号来提出通信请求。辅助通道在15米的传输距离上提供1mbps的传输速率,同时对传输延时做了严格要求:通信必须在500us内完成。
3. 链路层
displayport分层结构如图2所示。
图2:displayport接口的分层结构
其中,终端设备传输层的displayport配置数据(dpcd)描述了该设备的能力。同时,dpcd还存储了链路的相关信息,如链路是否同步等。
链路层主要实现两项功能:时钟同步数据流传输服务和链路与设备服务。其中,时钟同步数据流传输服务保证了视频、音频数据流通过一定的规则从主链路传输到终端,以使终端设备能够正确地恢复和识别原始数据和时钟信号;链路与设备服务通过读取终端设备dpcp和edid,识别其工作能力和状态,分别在链路级和设备级配置和维护传输。displayport的链路层的主要特点是微封包架构(micro-packet architecture)传输。
4. 微封包架构传输
在displayport的主链路上,所有的视频、音频数据流都被打包为微封包,这些微封包被称为传输单元。每一个传输单元都由64个码组成。如果被传输的数据流小于64个码,displayport会自动将它补足为64个。使用微封包传输使数据完整性得到了大大
视频电子标准组织(vesa)不久前正式发布了displayport标准的1.0版本。vesa对这个标准有着宏伟的蓝图,即一统纷繁复杂的数字多媒体接口标准领域。
在displayport之前,数字多媒体接口标准经历了多次纷争,逐渐形成了外部连接(box-to-box)与内部连接(chip-to-chip)两块相互独立的阵地。在外部连接方面,pc已有dvi;而ce方面也有方兴未艾的hdmi;至于内部连接则是约定俗成的标准——lvds。既然displayport力求一统,那它究竟有哪些先进之处呢?下面,分别从链路层、物理层、内外部接头三方面来详细阐述displayport的技术特点,最后结合pc和ce应用来论述它的优势。
displayport概述
displayport由三部分组成,分别为主链路、辅助通道和热插拔信号检测(hpd)。其中,主链路是一条单向、高带宽、低延时的传输链路,用于传输无压缩的时钟同步视频、音频流;辅助通道是一条双向通道,用于传输状态信息、控制命令等;热插拔信号则实现了终端设备(sink device)中断请求(如图1所示)。
1. 主链路的构成
主链路实际由4条线路(lane)组成,每一条线路都是一对差分线。根据实际需要,displayport可以分别使用1、2或4条线路。每一条线路都支持两种传输速率:2.7gbps或1.62gbps,4条线路则可以实现最高10.8gbps的传输速率,在相同的线路数下displayport比dvi快2.2倍。
在这种高带宽的支持下,displayport可以满足各种多媒体、特别是视频应用的需求。任何色深(color depth)、解析度和画面刷新频率(rate)都可以自由转换。例如,使用2.7gbps的传输速率,displayport可以支持最高视频分辨率如下:
1. 12bpc ycbcr 4:4:4(36bpp),1,920×1,080p@96hz
2. 12bpc ycbcr 4:2:2(24bpp),1,920×1,080p@120hz
3. 10bpc rgb(30bpp),2,560×1,536@60hz
值得注意的是,每一条线路都是数据线,这意味着displayport没有单独的时钟通道。实际上,displayport在主链路上采用的是anxi 8b/10b编码,时钟信号是从数据流中提取出来的。这个区别于dvi和hdmi的特点,大大降低了displayport产品emi设计的难度。同时,由于displayport传输线路采用的是交流耦合,发送端和接收端有不同的共模电压,这使芯片可以拥有更小的特征尺寸(如65nm),也大大方便了displayport与其它新兴高速数字接口(如pci express)连接、耦合。
图1:displayport接口的传输层架构
2. 辅助通道
辅助通道由一对交流耦合差分线组成的双向、半双工通道。其中,源端设备为主、终端设备为从。所有的通信都必须由源端设备发起,终端设备也可以通过热插拔信号来提出通信请求。辅助通道在15米的传输距离上提供1mbps的传输速率,同时对传输延时做了严格要求:通信必须在500us内完成。
3. 链路层
displayport分层结构如图2所示。
图2:displayport接口的分层结构
其中,终端设备传输层的displayport配置数据(dpcd)描述了该设备的能力。同时,dpcd还存储了链路的相关信息,如链路是否同步等。
链路层主要实现两项功能:时钟同步数据流传输服务和链路与设备服务。其中,时钟同步数据流传输服务保证了视频、音频数据流通过一定的规则从主链路传输到终端,以使终端设备能够正确地恢复和识别原始数据和时钟信号;链路与设备服务通过读取终端设备dpcp和edid,识别其工作能力和状态,分别在链路级和设备级配置和维护传输。displayport的链路层的主要特点是微封包架构(micro-packet architecture)传输。
4. 微封包架构传输
在displayport的主链路上,所有的视频、音频数据流都被打包为微封包,这些微封包被称为传输单元。每一个传输单元都由64个码组成。如果被传输的数据流小于64个码,displayport会自动将它补足为64个。使用微封包传输使数据完整性得到了大大