音视频接口

1 音视频接口

  各代音视频接口：第一代CVBS、第二代S-Video、1987年第三代VGA、1999年第四代DVI、2002年第五代HDMI；

  每种接口背后都有自己的历史背景，在浮浮沉沉中都将逐渐退出历史舞台；

  

  1.1 CVBS 接口

    CVBS：composite vedio boardcast signal 复合视频广播信号接口；也称为AV端子；

    端口：RCA插头接口；V接口传输视频模拟信号，L接口传输左声道音频模拟信号，R接口传输右声道音频模拟信号；

    功能：将包含YCbCr信息的基带信号，调制后转换成VHF甚高频或UHF超高频的载波信号进行远距离传输；

  1.2 S-Video 接口

    S-Vedio：seperate video 二分量视频接口；

    端口：4/7/9针 S端子；4针传输Y/C信号；7针传输Y/C信号和AV复合视频信号；9针传输Y/Cb/Cr信号和AV复合视频信号；GND引脚略；

    功能：将YCbCr信号的亮度和色度信号分离出来单独传输，以基带信号的方式进行近距离传输；

  1.3 VGA 接口

    VGA：vedio graphics array 视频图形阵列接口；

    端口：15针VGA接口；主要引脚为R/G/B模拟信号，Hsync行同步和Vsync场同步信号；还有地址码ID[3-0]和GND，其中ID1,3复用IIC；

    功能：将RGB信号分量单独传输，以基带信号的方式进行近距离传输；这些模拟信号应用到数字显示器时需要模数转换；

  1.4 DVI 接口

    DVI： digital virtual interface 数字虚拟接口；

    端口：DVI-A analog 接口传输模拟信号、DVI-D data 接口传输数字信号、DVI-I intergrated 接口传输模拟信号和数字信号；

    功能：实现高清无损的8bit RGB视频信号传输；DVI-A传输的是基带信号；

    特点：只支持8bit的RGB色彩模型，不支持数字音频信号；不提供数据保护协议；预留接口鸡肋，缺乏对非PC设备的支持；

  1.5 HDMI 接口

    HDMI：high defination media interface 高清多媒体接口；

    端口：19针HDMI接口；3路差分信号，1路差分时钟，reserved引脚，CEC引脚，EDID和HDCP使用的DDC通道引脚，HotPlug引脚；

    功能：实现大容量带宽的RGB、YCbCr的数字视频信号和数字音频信号的传输；

       2002年推出HDMI1.0，2006年推出HDMI-1.3，2009年推出HDMI-1.4，2013年推出HDMI-2.0，2017年推出HDMI-2.1；

  1.6 DP 接口

    DP：display port 显示接口；

    端口：20针DP端口；4路高速差分信号，1路低速差分信号，HotPlug引脚；

    功能：数据包化传输数据的音视频标准接口；

    特点：VESA视频标准组织推出的免费接口；双模式DP接口向下兼容HDMI1.4，DVI；

  1.7 HDBaseT 接口

    HDBaseT：High Definition Base Transport  高清多媒体接口传输接口；

    端口：基于CAT5e以上以太网线缆的RJ45端口，

    功能：实现大容量带宽的RGB、YCbCr的数字视频信号和数字音频信号的传输；兼容HDMI2.0；

  1.8 SDI 接口

    SD-SDI：270Mbps，HD-SDI：1.485Gbps，  3G-SDI：2.97Gbps；

  1.9 MHL接口 MHL Mobile High-Definition Link 移动终端高清音视频标准接口；

  1.10 雷电接口

2 HDMI

  HDMI：High Definition Multimedia Interface 高清多媒体接口，用于传输高清音视频的数字信号；

  其接口类型可分为如下5类，其中type-A常用于各类日常家庭影院设备，本节以type-A举例；

  

  1.1 type-A接口

  

    可知，4组差分通道传输hdmi协议的音视频数据，1组CEC通道，1组DDC通道，一组5v和HPD引脚；

    tmds data通道：分别传输像素点的RGB数据；

    CEC：customer electronic control 消费电子控制协议，单总线cec协议；

    DDC：display data channel 显示数据通道， 使用iic协议传输HDCP数据和EDID数据；

    HPD：hot plug detect 热拔插检测引脚；

    如果对此依次展开，于是关于hdmi协议的结构框架就搭建起来了；

6 HPD热拔插检测

  6.1 电路原理

    将rx_hpd通过1kΩ的上拉电阻，上拉到rx_5v；当rx_5v高电平时，rx_hpd也随之高电平；

    部分显示器的hpd除了1kΩ的电阻，啥也没接，所以要求source端的rx_5v有能力保持hpd为低电平；

  6.2 电路注意事项

    1 怎么确保gsv上电时检测到的rx_hpd和rx_5v的初值为0？

     在rx_5v上添加10kΩ的下拉电阻，当rx_5v低电平时，rx_hpd也通过下拉电阻到GND为低电平；

     在rx_5v上添加一个100nF的电容，增加rx_5v电源的稳定性，滤除毛刺；

    2 如何给rx_hpd进行电平保护，将hpd的电压钳在[0v,5v]之间？

       在rx_hpd上加个双二极管，实现将rx_hpd的电平钳在[0-导通电平，5v+导通电平]之间；

       当rx_hpd的电平高于rx_5v+导通电平时，rx_hpd的电平会流向rx_5v；

       当rx_hpd的电平低于gnd-导通电平时，gnd的电平会流向rx_hpd；

    3 gsv为什么在rx_5v没有的时候，无法软件置高rx_hpd电平？

       gsv内部的hpd引脚为开漏输出，没有输出高电平的能力；高电平由外部的1kΩ电阻上拉提供；

  6.3 gsv代码使用

    当source端读取HPD电平大于2v时，视作sink端的hdmi接口就绪；

    当source端读取HPD电平小于0.8v时超过100ms，视作sink端的hdmi接口断开；

    sink端的hdmi接口就绪后，source通过ddc通道读取sink端的edid信息；

    可以读取sink端的edid并不意味着sink端的hdmi信号就是有效的，只是传输视频信号需要edid信息先；   

    然后根据对应的edid发起hdmi的TMDS数据传输；

    ...

    然后当hpd检测到低,source停止发送TMDS数据;

7 屏幕分辨率

   定义：屏幕上的总像素点数，单位pixel (px)；

   典型值：1280*720≈90万px，                   1366*768≈100万px，               1920*1080≈200万px (1080p)，

          2560*1440≈370万px  (2K)，      3840*2160≈800万px (4K)；      4096×2160≈880万px (也是4K)

   典型标识：(行表示)1080p：1080 progressive scan，逐行扫描的行数为1080行，标识1920*1080px的分辨率；

        (行表示)480i：480 interlaced scan，隔行扫描的行数为480行，标识720*480px的分辨率；

        (列表示)2K：       2 kilopixel，屏幕显示的列数为2kilo pixel，标识2560*1440px的分辨率；