DisplayPort接口全總結(jié)

DisplayPort可用于同時(shí)傳輸音頻和視頻，這兩項(xiàng)中每一項(xiàng)都可以在沒有另外一項(xiàng)的基礎(chǔ)上單獨(dú)傳輸。視頻信號路徑中每個(gè)顏色通道可以有6到16位，音頻路徑可以有多達(dá)8通道24位192 kHz的非壓縮的PCM音頻，或可以在音頻流中封裝壓縮的音頻格式。一個(gè)雙向的、半雙工的輔助通道攜帶了主鏈接用的設(shè)備管理和設(shè)備控制數(shù)據(jù)，如VESAEDID、MCCS和DPMS標(biāo)準(zhǔn)。此外，該通信端口是能夠運(yùn)送雙向USB信號。

DisplayPort信號不兼容DVI或HDMI。然而，雙模式DisplayPorts被設(shè)計(jì)用來通過該通信端口傳輸單鏈接DVI或HDMI1.2/1.4的協(xié)議，需要通過使用一個(gè)外部無源連接器來實(shí)現(xiàn)，選擇所需的信號，并將電氣信號從LVDS轉(zhuǎn)換為TMDS。帶有被動(dòng)連接器的雙模DisplayPorts不支持VGA和雙鏈接DVI。這些通信端口需要有源連接器來轉(zhuǎn)換所需要輸出的協(xié)議和信號。VGA連接器可以使用DisplayPort連接器來供電，而雙鏈接DVI連接器可能依賴于外部電源（參考HDMI、DVI和VGA兼容性）。

DisplayPort連接器在主鏈路可以有1、2、或4路差分?jǐn)?shù)據(jù)對（巷道），每巷道可以在自定時(shí)器運(yùn)行于162、270、或540MHz的基礎(chǔ)上其原始碼率為1.62、2.7或者5.4 Gbit/s。數(shù)據(jù)為8b/10b編碼，即每8位的消息被編入10比特符號中。因此，解碼后每通道的有效數(shù)據(jù)傳輸速率是1.296、2.16、4.32 Gbit/s（或者說是總量的80%）。

DP接口(DisplayPort)是一種圖像顯示接口，它不僅可以支持全高清顯示分辨率(1920×1080)，還能支持4k分辨率(3840×2160)，以及最新的8k分辨率(7680×4320)。DP接口不僅傳輸率高，而且可靠穩(wěn)定，其接口傳輸?shù)男盘栍蓚鬏攬D像的數(shù)據(jù)通道信號以及傳輸圖像相關(guān)的狀態(tài)、控制信息的輔助通道信號組成，具體包含DisplayPort數(shù)據(jù)傳輸主要通道(Main Link)、輔助通道(AUX Channel)與連接(Link Training)。

在視頻和音頻內(nèi)容通過DP link發(fā)送并顯示在顯示屏上之前，在DP source和sink（可能還有分支裝置）之間已經(jīng)進(jìn)行了大量通信。

DP主數(shù)據(jù)Link中的多媒體內(nèi)容傳輸與數(shù)據(jù)link的類似程度高于DVI或HDMI。另外連接之前的握手也比純插件要復(fù)雜得多。

顯示接口的概述

主鏈路：主鏈路是單向的、高帶寬、低延遲的信道，用于傳輸同步串行數(shù)據(jù)流，如未壓縮的視頻和音頻。

輔助通道(AUX CH)：輔助通道是1Mbit/s半雙工，雙向通道，用于鏈路管理（狀態(tài)信息）和設(shè)備控制。

熱插拔檢測(HPD)信號線：HPD信號是sink to source的信號，一是用作sink的檢測，接3.3V或拉高說明sink存在，拉低超過2ms說明sink不存在；也可以作為sink設(shè)備的中斷請求，當(dāng)拉低0.5ms~1ms時(shí)，說明sink設(shè)備發(fā)出中斷，此時(shí)source通過AUX讀取sink的DPCD寄存器獲知中斷類型。

此外，DP連接器為盒到盒連接有一個(gè)電源引腳為本地設(shè)備供電。

AUX Channel-輔助通道

DP設(shè)有專用總線，即AUX Channel，用于source和sink之間的握手。因?yàn)閟ource是過程的控制裝置，它為sink提出請求。sink與source進(jìn)行通信的唯一途徑是在熱插拔檢測（HPD）信號中發(fā)出一個(gè)脈沖。

因?yàn)锳UX Channel是source / sink通信的關(guān)鍵部分，所以理解握手過程的核心在于記錄AUX Channel通信。AUX Channel Monitor工具是所有DP協(xié)議相關(guān)工程師和設(shè)計(jì)師必須配備的設(shè)備。

輔助通道(AUX Channel)作為DP接口中一條獨(dú)立的雙向傳輸輔助通道，采用交流耦合差分傳輸方式，是一條雙向半雙工傳輸通道，單一方向速率僅1Mbit/s左右，用來傳輸設(shè)定與控制指令。?

AUX(Auxiliary)的用途包括讀取擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)(EDID)，以確保DP信號的正確傳輸；讀取顯示器所支持的DP接口的信息，如主要通道的數(shù)量和DP信號的傳輸速率；進(jìn)行各種顯示組態(tài)暫存器的設(shè)定；讀取顯示器狀態(tài)暫存器。

接收(sink)設(shè)備可以切換HPD信號來提示源設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)AUX請求事務(wù)來讀取DPCD鏈接/接收狀態(tài)寄存器位，包括IRQ_HPD向量寄存器位。

因此，只有先保證AUX的信號正確才能使DP接口的信號正確傳輸，而不同DP協(xié)議的液晶模組對AUX輸出信號的幅值有不同的要求。目前，在液晶模組檢測設(shè)備對液晶模組進(jìn)行檢測時(shí)，針對不同DP協(xié)議的液晶模組，需要設(shè)計(jì)各種AUX輸出幅值相匹配的液晶模組測試裝置，明顯提高了液晶模組的測試成本。?

DPCD?:DisplayPort Configuration Data?

DP source和sink之間的信息傳送通過對sink上的DisplayPort配置數(shù)據(jù)（DPCD）寄存器進(jìn)行讀寫來實(shí)現(xiàn)。

通過讀取DPCD中的特定寄存器，source將知曉sink的性能。在建立數(shù)據(jù)link，即link訓(xùn)練期間，source對DPCD進(jìn)行寫操作，以指明目標(biāo)link的配置，另外sink也將各個(gè)link訓(xùn)練階段的結(jié)果寫到此處。

在數(shù)十個(gè)DPCD寄存器中調(diào)用每個(gè)位的詳細(xì)含義非常具有挑戰(zhàn)性。因此，對于DP調(diào)試程序的生產(chǎn)率來說重要的是，所用工具能夠輕松地根據(jù)VESA DP技術(shù)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)的常用術(shù)語解析AUX讀寫操作中的DPCD內(nèi)容。

EDID

擴(kuò)展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)（EDID）是一個(gè)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)塊，定義了DP接收裝置的性能。它定義了構(gòu)造、型號名稱、屏幕尺寸和顏色格式。在連接到sink之后，source首先要執(zhí)行的操作之一就是讀取sink的EDID數(shù)據(jù)。

對DP source和sink之間的通信起到重要作用的是EDID定義了sink以及sink支持的視頻模式的原始分辨率。在選擇將要發(fā)送給sink的內(nèi)容的格式時(shí)，該數(shù)據(jù)是source的基礎(chǔ)。分辨率、所用視頻模式、顏色格式、音頻格式等。

通過改變測試sink的EDID，工程師可以輕松驗(yàn)證sink的靈活性。易于使用的EDID編輯器可向用戶說明各個(gè)比特位，是另外一種非常重要且節(jié)省時(shí)間的工具。

主Link配置

根據(jù)source需要發(fā)送給sink的內(nèi)容以及從EDID和DPCD讀取來的sink性能，source可確定發(fā)送內(nèi)容的格式以及用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)link配置。一個(gè)良好設(shè)計(jì)的source將嘗試優(yōu)化link的使用，以達(dá)到將功耗降至最低等目的。因此其目標(biāo)是使用盡可能少的信道和盡可能低的電壓擺動(dòng)。

在link訓(xùn)練期間，source使用其首選配置啟動(dòng)實(shí)際訓(xùn)練過程，在link建立之前通過迭代法對其進(jìn)行改變。一旦link建立，source便可開始發(fā)送內(nèi)容本身。

用戶可以在AUX Channel Monitor的幫助下評估通信記錄，進(jìn)而驗(yàn)證link培訓(xùn)過程是如何執(zhí)行的。此外，工具的易用性將有助于工程師保持注意力集中。因?yàn)橐粚哂卸嗔鞴δ艿膕ource和sink之間的link訓(xùn)練過程可包含上百個(gè)讀寫操作，諸如突出顯示數(shù)據(jù)以便于閱讀、過濾數(shù)據(jù)以專注于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等功能至關(guān)重要。

通過改變sink或source的性能因素，工程師可以驗(yàn)證其DUT sink或DUTsource是否按預(yù)期工作。VESA定義的Link Compliance Test中的各種測試事實(shí)上可驗(yàn)證sink或source是否按實(shí)現(xiàn)良好互操作性所需的方式進(jìn)行工作。一個(gè)良好的工具允許編輯和保存性能數(shù)據(jù)，供以后使用。

MSA和SDP

在內(nèi)容傳輸期間，source還發(fā)送額外數(shù)據(jù)：主數(shù)據(jù)流屬性（MSA）和可選的次級數(shù)據(jù)包（SDP）。

MSA是source向sink通知其提供的視頻模式詳細(xì)信息的途徑。工程師的一項(xiàng)任務(wù)是驗(yàn)證MSA與實(shí)際視頻模式是否匹配。

SDP可包含多媒體內(nèi)容的音頻部分以及所謂的INFOFRAMES。INFOFRAMES是定義視頻和音頻結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)——sink進(jìn)行解讀的方式。工程師將進(jìn)行相同任務(wù)：驗(yàn)證發(fā)送的數(shù)據(jù)與內(nèi)容是否匹配。

DP硬件設(shè)計(jì)

DP信號是一個(gè)交流耦合、100歐姆的差分信號接口，下圖是一個(gè)典型的DP電路設(shè)計(jì)圖示。交流耦合電容必須添加，推薦封裝0402；共模電感的選擇要注意其是否支持足夠高的數(shù)據(jù)速率；ESD盡量選擇寄生電容小的器件。

DP接口Layout設(shè)計(jì)

DP接口布線要求

參數(shù)	要求
阻抗控制	100±10%差分；50±10%單端
AC耦合電容	100nF,10%,0402
DP最大走線長度	4000mil
差分對內(nèi)等長	<0.05mm
差分對間距離	≥5H
與其他信號間距	≥5H
與參考平面邊緣最小間距	≥5H
過孔建議數(shù)量	≤2個(gè)

除以上表中基本要求外，在設(shè)計(jì)時(shí)也要注意如下幾個(gè)問題，

盡量縮短走線長度，遠(yuǎn)離開關(guān)電源、晶振等噪聲源；

建議在信號線換層孔附近添加回流孔，盡量減少換層孔；

信號走線優(yōu)先參考GND層，并保證參考平面完整。如果設(shè)計(jì)中無法避免跨平面參考，建議再跨平面分割處用旁路電容將回流信號連接起來；

差分耦合電容、共模電感和ESD等器件盡量靠近DP座并對稱放置；

DP座上機(jī)殼地與數(shù)字地完全分開單點(diǎn)連接；

另，由于元器件的PAD width會導(dǎo)致阻抗不連續(xù)，因此建議在元器件pad下方的參考層挖空以減小阻抗的不連續(xù)性。下圖為Layout的一個(gè)例子。

部分內(nèi)容引自博客(107條消息) DisplayPort-DP接口知識_maze.ma的博客-CSDN博客_dp接口https://blog.csdn.net/u012839187/article/details/90475941

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的DisplayPort接口全总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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