搜索
1 高清晰度多媒体接口规范 1.4 日立 松下 飞利浦 矽映公司索尼汤姆逊东芝2009年6月5日 2 前言 注意 文献版本历史 11 3 概述 HDMI 系统架构由信源端和接收端组成。某个设备可能有一个或多个HDMI 输入，一个或多个HDMI 输出。这些设备上，每个HDMI 输入都应该遵循HDMI 接收端规则，每个HDMI 输出都应该遵循HDMI 信源端规则。 如图 3－1 所示，HDMI 线缆和连接器提供四个差分线对，组成TMDS数据和时钟通道。这些通道用于传递视频，音频和辅助数据。另外，HDMI 提供一个 VESA DDC 通道。 DDC 是用于配置和在一个单独的信源端和一个单独的接收端交换状态。可选择的CEC在用户的各种不同的音视频产品中，提供高水平的控制功能。可选择的HDMI 以太网和音频返回（HEAC），在连接的设备中提供以太网兼容的网络数据和一个和TMDS相对方向的音频回返通道。 音频，视频和辅助数据在三个TMDS 数据通道中传输。一个TMDS时钟，典型地是以视频像素速率，在TMDS时钟通道中传输，它被接收端做为一个频率参考，用于对三个TMDS数据通道的数据复原。在信源端，TMDS编码将每个TMDS 数据的8比特数据转换成10位的DC‐平衡的最小变换序列，串行地，以每个TMDS时钟周期10位地，在差分线对上发送。 视频数据，一个像素可以是24，30，36，48比特。视频的默认24比特色深，在等于像素时钟的TMDS时钟上传递。更高的色深使用相应的更高的TMDS 时钟率。视频格式TMDS时钟率低于25M（比如13.5M的480i/NTSC）可以使用重复像素发送的策略。视频像素可以用RGB, YCbCr4:4:4, YCbCr4:2:2 格式编码。 为了在TMDS通道上发送音频和辅助数据，HDMI 使用一个报文结构。为了得到音频和控制数据所需要的高可靠性，这个数据报文用BCH纠错码，使用特殊的差错矫正，对发送的10位数据编码。 基本的音频功能，由单一的IEC 60958 L0PCM 音频流组成，采样率为32KHz, 44.1KHz , 48kHz. 这可以解决任何标准立体声。可选择地，HDMI 可以传输采样率为192KHz 的音频流，使用3到8个通道。HDMI 可以传递 IEC61937 压缩音频流，比特率为24.57 Mbps。HDMI 也 12 可以传递2－8通道的单比特音频和一个压缩形式的单比特音频（DST）. DDC 用于信源端，读取接收端的扩展显示标识数据（E‐EDID）, 为了发现接收端配置和性能。 应用线用于扩展选择性的特征比如补充2所定义的HEAC。 13 4 物理层 4.1 连接器和线缆 4.1.1 连接器和线缆概述 一个设备对外的HDMI 连接可以通过以下五连接器之一：A 型，B型， C型，D型和E型。这个连接器可以直接和设备相连，也可以通过和设备一起发布的线缆适配器相连。 这五种连接器都需要 HDMI 信号，包括 TMDS 连接。B 型连接器稍微大些，并且具有第二个 TMDS 连接，这对于使用双连接的高清显示是必要的。C 型连接器和 A 型连接器的信号相同，但是更加紧凑，适用于移动设备。D型连接器的信号和A型连接器相同，但是比C型连接器更加小巧。E型连接器的信号和A型相同，为汽车应用而设计。 根据所支持的时钟频率，线缆可以分为两类。除了汽车应用，这里提到的两类线缆在实现补充规范2的线缆规定后，都支持HEAC应用。 表4－1 线缆种类和所支持的功能（不包括B型接口） 线缆种类 最大时钟频率 线缆适配器 电气性能 市场名称 1 类 74.25 MHz A型 ‐‐ A/C/D型C 型 – C型 见 4.2.6 标准型 2 类 340MHz A型 ‐‐ A/C/D型C 型 – C型 见 4.2.6 高速型 具有HEAC功能1类 74.25 MHz A型 ‐‐ A/C/D型C 型 – C型 见 4.2.6和补充协议2 标准以太网型 具有HEAC功能2类 340MHz A型 ‐‐ A/C/D型C 型 – C型 见 4.2.6 高速以太网型 汽车型1类 74.25 MHz E 型 – E型 见 4.2.6 仅用于汽车厂商E 型 – A中继 见 4.2.6 A 型 – A型 见 4.2.6 标准汽车型 4.1.2 连接器支持要求 除了B型和E型连接器外，所有连接器都有相同的特征和功能。 4.1.3 双连接 为了支持DVI信号大于165M像素每秒的速率，可采用接口类型B 连接器的双连接性能。DVI 信号小于165M像素每秒的速率，可以采用单连接。 为了支持更高速的HDMI信号，采用B类型连接器。单连接到双连接的交叉频率，将在未来的HDMI协议中定义，会大于340M像素率。在交叉频率以下，不能采用双连接。 4.1.4 连接器管脚定义 表 4－2 A类连接器，E类连接器管脚定义 14 PIN 信号定义 1 TMDS DATA2+ 3 TMDS DATA2‐ 5 TMDS DATA1 Shield 7 TMDS DATA0+ 9 TMDS DATA0‐ 11 TMDS Clock Shield 13 CEC 15 SCL 17 DDC/CEC Ground 19 Hot Plug Detect 表 4－3 B类连接器管脚定义 表4－4 C类连接器管脚定义 PIN 管脚定义 1 TMDS DATA2 屏蔽 2 TMDS DATA2+ 3 TMDS DATA2‐ 4 TMDS DATA1 屏蔽 5 TMDS DATA1+ 6 TMDS DATA1‐ 7 TMDS DATA0 屏蔽 8 TMDS DATA0+ 9 TMDS DATA0‐ PIN 管脚定义 2 TMDS DATA2 屏蔽 4 TMDS DATA1+ 6 TMDS DATA1‐ 8 TMDS DATA0 屏蔽 10 TMDS Clock+ 12 TMDS Clock‐ 14 应用 16 SDA 18 +5V PIN 管脚定义 1 TMDS DATA2+ 3 TMDS DATA2‐ 5 TMDS DATA1屏蔽 7 TMDS DATA0+ 9 TMDS DATA0‐ 11 TMDS CLOCK 屏蔽 13 TMDS DATA5+ 15 TMDS DATA5‐ 17 TMDS DATA4 屏蔽 19 TMDS DATA3+ 21 TMDS DATA3‐ 23 保留（NC） 25 SCL 27 DDC/CEC GND 29 热插拔监测 PIN 管脚定义 2 TMDS DATA2 屏蔽 4 TMDS DATA1+ 6 TMDS DATA1‐ 8 TMDS DATA0 屏蔽 10 TMDS CLOCK+ 12 TMDS CLOCK‐ 14 TMDS DATA5 屏蔽 16 TMDS DATA4+ 18 TMDS DATA4‐ 20 TMDS DATA3 屏蔽 22 CEC 24 保留（NC） 26 SDA 28 +5V 15 10 TMDS CLOCK 屏蔽 11 TMDS CLOCK+ 12 TMDS CLOCK‐ 13 DDC/CEC GND 14 CEC 15 SCL 16 SDA 17 Utility 18 +5V 19 热插拔监测 表4－5 D类连接器管脚定义 PIN 管脚定义 1 热插拔监测 3 TMDS DATA2+ 5 TMDS DATA2‐ 7 TMDS DATA1 屏蔽 9 TMDS DATA0+ 11 TMDS DATA0‐ 13 TMDS CLOCK 屏蔽 15 CEC 17 SCL 19 +5V 4.1.5 接线顺序 表 4－6 连接器接线顺序 连接 信号 A类&C类连接器B类连接器 D类连接器 E类连接器 首先 连接器壳体 连接器壳体 连接器壳体 连接器壳体 其次 PIN1‐17, PIN19 PIN1‐27, PIN29 PIN1‐18 PIN1‐19 最后 PIN18(+5V) PIN28(+5V) PIN19(+5V) 4.1.6 连接器机械性能 PIN 管脚定义 2 应用 4 TMDS DATA2 屏蔽 6 TMDS DATA1+ 8 TMDS DATA1‐ 10 TMDS DATA0 屏蔽 12 TMDS CLOCK+ 14 TMDS CLOCK‐ 16 DDC/CEC GND 18 SDA 16 4.1.7 连接器电气特性 4.1.7.1 电气特性 表 4－10 电气性能 项目 测试条件 要求 接触电阻 配合的连接器， 触点：使用干燥情况下，20mV，最大10mA外壳：开路测试，最大5V，100mA (ANSI/EIA‐364‐06B) 初始接触电阻不包括导体电阻：最大10毫欧姆 （设计目标值） 绝缘强度 未配合的连接器，施加 A/B/C/E: 500伏 交流（RMS） D: 250伏 交流（RMS） 在地或者相邻的终端 配合的连接器：施加 A/B/C/E: 300伏 交流（RMS） D： 150伏 交流（RMS） 在地或者相邻的终端 （ANSI/EIA‐364‐20C, 方法A） 不能击穿 绝缘电阻 未连接的连接器，施加500伏 DC ， 在地或者相邻的终端 （ANSI/EIA‐364‐21C） 最小100M欧姆 连接的连接器，施加150伏 DC ， 在地或者相邻的终端 （ANSI/EIA‐364‐21C） 最小10M欧姆 接触电流 55摄氏度，最大 85摄氏度， （ANSI/EIA‐364‐70A） A/B/C/E 类：最小 0.5AD 类： 最小 0.3A使用电压范围 信号针脚可承受相对壳体最大40V 交流电压不能被击穿 静电放电 测试方式： 未连接的连接器从1KV到8KV，以1KV步长渐进，使用8mm球形探针 E类连接器的测试方法：未连接的连接器从1KV到8KV，以1KV步长渐进，和使用15KV静电压，使用8mm球形探针 （IEC‐801‐2） 在8KV时，每个针脚没有静电放电现象 E类连接器：在15KV时，每个针脚没有静电放电现象 TMDS 信号时域阻抗 上升时间 200 psec(10%‐90%). 每个HDMI设备的信号对地电压 差分测量环境电阻＝100欧姆 信源端接收连接器固定安装在PCB板上 （ANSI/EIA‐364‐108） 连接器区域： A/E 类：100欧姆 上下偏差 15% C/D 类：100欧姆 上下偏差 25% 转换区域： A/C/D: 100欧姆 上下偏差 15% E 类连接器：100欧姆 17 上下偏差 25% TMDS 信号时域串扰 FEXT 上升时间 200 psec(10%‐90%). 每个HDMI设备的信号对地电压 差分测量环境电阻＝100欧姆 信源端接收连接器固定安装在PCB板上 驱动线对和被干扰线对 （ANSI/EIA‐364‐90） A类连接器：最大5% C/D/E类： 最大10% 4.1.8 连接器环境特性 4.1.8.1 环境性能 表4－11 连接器环境操作性能 项目 测试条件 要求 热冲击 做如下10 个循环： a)‐55度 30 分钟 b)+85度 30 分钟 （ANSI/EIA‐364‐32C, 条件I） 外观 没有损坏 接触电阻 触点： 从初始值最大变化30毫欧 壳体： 从初始值最大变化50毫欧 湿度 A 将连接器连接到一起，做如下测试： 温度 +25度到+85度 相对湿度 80 到 95% 持续时间 4个周期（96小时） 测试过程中，样品被环境围绕24 小时， 之后进行特定的测量（ANSI/EIA‐364‐31B） 外观 没有损坏 热耐受性 接触电阻 触点： 从初始值最大变化30毫欧 壳体： 从初始值最大变化50毫欧 热冲击 B 未连接情况下，做如下测试： 温度 +25度到+85度 相对湿度 80 到 9