文章目錄
- 前言
- 一、HDMI介面引腳及型別
- 二、TMDS信號特性
- 1.TMDS傳輸原理
- 2.TMDS傳輸組成
- 三、TMDS信號PCB設計
- 四、總結
前言
??HDMI:高清多媒體介面（High Definition Multimedia Interface）是一種全數字化視頻和聲音發送介面，可以發送未壓縮的音頻及視頻信號，廣泛應用于機頂盒、DVD播放機、高清電視、臺式電腦、投影儀等設備，而且HDMI向下兼容DVI（Digital Visual Interface，數字視頻介面），DVI只能傳輸視頻信號，HDMI和DVI介面協議在物理層均使用TMDS標準傳輸音視頻資料，
??TMDS:最小化傳輸差分信號（Transition Minimized Differential Signaling），是指通過異或及異或非等邏輯演算法將原始信號資料轉換成10位，前8位資料由原始信號經運算后獲得，第9位指示運算的方式，第10位用來對應直流平衡（指在編碼程序中保證信道中發送0和1的數量保持一致，使直流偏置為零，電平轉化實作不同邏輯介面間的匹配），轉換后的資料以差分傳動方式傳送，
一、HDMI介面引腳及型別
??1.HDMI介面分類見下表：
??2.HDMI引腳線序見下表：
??3.HDMI引腳說明：①HDMI由三對TMDS資料和一對TMDS時鐘組成，具體見上表，
???②13為CEC引腳:消費類電子控制（consumer electronic control）），類似一種擴展的HDMI功能，供廠家自己定制HDMI訊息，（比如說你有一臺sony的DVD與TV，兩者用HDMI線接上，如果你用TV的遙控器可以控制DVD，另DVD執行某種功能，那么該功能的命令信號就是通過TV與DVD間的CEC引腳傳輸的），HDMI的CEC管腳采用單線模式通信，
???③15-16 為I2C引腳，DDC_SCL和DDC_SDA用處:主要用于HDMI源端設備（Source）與接收端設備（Sink）之間進行EDID資料及HDCP密鑰的交流，通過HDCPKey的交流，可以實時的進行資料流的內容保護認證，從而達到資料內容保護的目的，注意：HDMI的DDC_SCL和DDC_SDA需要上拉到5V電平，若要和控制器通信時注意電平的轉換，
???④19為Hot Plug Detect引腳：該引腳為熱插拔引腳，當接上介面時通過電平就可以判定設備是否存在，以進行后續作業，HDMI source device（HDMI HPD）會監測sink device的Hotplug埠，如果Hotplug為High，則證明設備已連接，然后去讀取DCC，如果為low，則證明設備已斷開，HPD信號的實作一般是在HDMI的Sink端，通過一個1K歐姆的電阻上拉到HDMI +5V，同時，本地的處理器可以通過一個GPIO來控制它，
??3.HDMI傳輸速度見下表：
??目前HDMI 2.1 標準的理論帶寬可達 48Gbps，
??
二、TMDS信號特性
1.TMDS傳輸原理
??TMDS的作業原理如下圖所示，其源端由一個10mA的恒流源驅動一對差分信號，接收端需要將差分信號分別通過RT(50Ω)上拉到3.3V,由于接收端為高阻抗輸入，所以幾乎所有的驅動電流（10mA）通過3.3V—>RT—>發送端，即在電阻RT上產生500mV（10mA×50Ω=500mV）的電壓，由下邊電路可知，一條線開關導通，相對于地的電壓為2.8V（3.3V-500mV=2.8V）,另一條電路處于斷開狀態，即對地電壓為3.3V，當源端驅動狀態反轉變化時，流經匹配電阻的電流方向改變，于是在接收端產生高低邏輯狀態的變化，即TMDS在接收端產生差分擺幅為-500mV—+500mV，而產生的直流偏置為2.8V，
2.TMDS傳輸組成
??HDMI傳輸信號由三對TMDS差分信號（分別傳輸R,G,B信號）及一對TMDS時鐘信號組成，
??1.TMDS信號發送器：內部由10mA的恒流源驅動，將非平衡傳輸的TTL 信號轉換成平衡傳輸的TMDS 信號，
??2.TMDS信號互聯器：PCB 走線或者傳輸電纜，為了保證信號傳輸的質量差分互聯器一般要求100Ω的傳輸阻抗（若阻抗不匹配可能會引起信號的反射等，影響信號傳輸質量），
??3.TMDS信號接收器：高阻抗輸入，需要在接收端上拉50Ω電阻到3.3V，為驅動端的恒流源提供電流和回路，使之產生直流偏置為2.8V，差分電壓擺幅為±500mV的TMDS信號，
??TMDS信號標稱電壓變化為500mV，而TMDS差分信號電壓擺幅可在150mV—1200mV之間變化，而偏置電壓由Sink端提供，
三、TMDS信號PCB設計
??1.信號阻抗：差分傳輸線的特性阻抗為100Ω，防止信號的反射等問題，
??2.器件放置：ESD器件靠近HDMI放置，共模電感靠近ESD器件，匹配電阻并排放置，匹配電阻起防ESD作用和微調阻抗用途，通常靠近插座放置，
??3.信號線寬：差分對組內控制在5mil以內，組與組之間間距至少20mil以上；使用立體包地處理(組與組之間包地&組內差分線包地)，需要有完整的參考平面；
??4.信號回路：信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路，鄰近GND層走線，空間足夠的情況下進行包地處理，包地線離差分線間距滿足差分線寬的3倍（中心到中心），鋪銅離差分線20mil，
??5.信號走線：差分阻抗控制為100歐姆（+/-10%），單端走線控制50歐姆；盡可能使用尺寸最小的信號線過孔和HDMI連接器焊盤，因為其對 100 差動阻抗產生的影響較小(推薦使用過孔8mil/16mil)；盡可能使HDMI連接器和器件之間的電氣長度保持最短，從而使衰減最小化，
四、總結
??HDMI介面協議在物理層均使用TMDS標準進行音視頻資料的傳送，而TMDS的差分擺幅為±500mV（TMDS差分電壓可以再150mV—1200mV之間變化），直流偏置為2.8V（而直流偏置電壓由Sink端提供），TMDS的Sink端需要接50Ω的上拉電阻到3.3V，而Soure端的恒流源為10mA，電流方向是由Sink端到Soure端，
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