第2章　HDMI的仿真与测试

2.1　HDMI简介

基于Silicon Image的最小化差分传输信号（Transition Minimized Differential Signaling，TMDS）技术的HDMI，主要传输无压缩的数字信号，无须转换即可得到高质量的音频和视频效果。由于传输的是数字信号，HDMI最长线距可以达到10～15m，是YCbCr/YPbPr传输线距离的4倍。HDMI 1.1版本的带宽高达5Gbit/s，是一般HDTV 1080i带宽的两倍。这些富余的带宽，将来可以实现更多扩展功能，可进一步丰富HDMI的相关功能。HDMI可以兼容全部ATSC HDTV标准，并能实现8频道的数字音频信息传输。在单线缆中，HDMI可以提供所有视频/音频源（可以是A/V接收器、机顶盒及DVD等），同时还能提供视频/音频监视器（可以是数字TV）连接接口。

HDMI主要由发射端和接收端构成。HDMI拥有的通信通道有DDC、TMDS和CEC。这里的TMDS主要是实现音/视频信息和辅助信息的发送和接收；在智能配置时，DDC主要实现在源端获得接收端的E.EDID数据结构；可选择通道CEC主要实现部分级别较高的用户功能，如红外线遥控等。HDMI的系统结构如图2-1-1所示。

TMDS的3个数据通道都可以实现视频、音频及辅助信息的传输。TMDS的时钟信号通过时钟通道完成传输，再经过接收端的3个数据通道将其恢复。在一般情况下，这个时钟信号被用作视频信息传输的时钟信号。在发射端，TMDS编码器将8位信息换算为10位的DC-balanced信息，这些10位的信息会在TMDS每个时钟周期内换算成串行信息并高速传输出去。

音频信息的像素位宽可以是24位、36位或48位。在一般条件下，音频信息的像素位宽是24位，这时音频信息的发送和接收速率与TMDS时钟频率相等。如果视频信息的传输速率在25MHz以下，则视频信息能够通过像素复用原理进行传输。此时，数据编码格式可以为RGB、YCbCr 4∶2∶2或YCbCr 4∶4∶4。

如果HDMI的发射端采用包的格式，那么就可以实现音频和辅助信息在TMDS上的传输。如果采用BCH纠错码及一种特殊的10位减少错误编码方式，就能够传输高保真的音频信息和控制信号。

音频信息传输功能主要有采样频率为32kHz、44.1kHz及48kHz的IEC 60958 L-PCM音频流。这囊括了全部立体声音频信息。不仅如此，HDMI能够传输使用3～8个通道、采样频率为192kHz的音频信息，还能够发送和接收采样频率为24.576MHz的IEC 61937压缩音频信息，能够发送和接收2～8个通道的1位音频信息及DST压缩的1位音频信息。DDC通道的主要功能是在发射端获得接收端的E-EDID信息，能够收到接收端的所有信息。HDMI接口根据电气结构及物理性状可分为A类、B类、C类、D类、E类。这五种类型的接口都是由插座及插头构成的，供电电压为5V，接口的阻抗值为100Ω。同时，这些接口都能够稳定实现与TMDS的结合。使用最广泛的是19针的A类接口；相比之下，29引脚的B类接口体积较大，具有双TMDS通道，能够实现高速数据传输和连接Dual-Link DVI的功能。C类接口虽然与A类接口存在很大的相似性，但引脚定义不同，体积更小，被广泛应用到便携式产品上。D类接口又称Micro HDMI，拥有19个引脚，体积与小型USB相近，在移动产品上被使用得较多。在汽车电子产品中主要使用E类接口。