一.什么是HDMI？
HDMI(High-Definition Multimedia Interface)稱為高清晰度多媒體接口，是首個(gè)支持在單線纜上傳輸不經(jīng)過壓縮的全數(shù)字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數(shù)據(jù)的數(shù)字接口。HDMI 接口由 SiliconImage 美國晶像公司倡導(dǎo)，聯(lián)合索尼、日立、松下、飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費(fèi)類電子制造商聯(lián)合成立的工作組共同開發(fā)。

HDMI 總線采用 TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化傳輸差分信號(hào)的傳輸技術(shù)，TMDS是一種微分信號(hào)機(jī)制，采用的是高速差分傳輸方式。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 HDMI 通道包含了3對(duì)用于傳輸數(shù)據(jù)的TMDS 信號(hào)線和1 對(duì)獨(dú)立的TMDS 時(shí)鐘傳輸線，以保證傳輸時(shí)所需的時(shí)序統(tǒng)一。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，每對(duì) TMDS 通道都能傳送 10bit 的數(shù)據(jù)流，而這 10bit 數(shù)據(jù)，可以由若干種不同的編碼格式構(gòu)成。通常情況下，時(shí)鐘線上的時(shí)鐘頻率為數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)傳輸速率的1/10，如現(xiàn)在數(shù)據(jù)的輸出速率為3.4Gb/s，那么時(shí)鐘信號(hào)的頻率就為 340MHz。當(dāng)然，HDMI總線上不僅只有數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)，還有很多其他比較重要的信號(hào)，如熱插拔信號(hào)線HPD線、顯示數(shù)據(jù)的通道信號(hào)線DDC(Display Data Channel)、電源和地線等。如圖所示為 HDMI 總線協(xié)議中定義的各種信號(hào)連接示意圖。

HDMI出現(xiàn)在很多需要顯示的產(chǎn)品設(shè)備上，根據(jù) HDMI 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的定義，HDMI 設(shè)備分為源設(shè)備(Source)、接收設(shè)備(Sink)和線纜(Cable)。源設(shè)備是產(chǎn)生HDMI信號(hào)的設(shè)備。主要有機(jī)頂盒、計(jì)算機(jī)、高清視頻播放器等;接收設(shè)備就是接收 HDMI信號(hào)的設(shè)備，主要有顯示器、投影機(jī)等;線纜是傳輸 HDMI信號(hào)的電纜，用于連接源設(shè)備和接收設(shè)備，電纜又分為有源電纜和無源電纜。

不管是源設(shè)備，還是接收設(shè)備，或是電纜，都會(huì)涉及信號(hào)完整性方面的問題。對(duì)于源設(shè)備就需要保證發(fā)送的HDMI號(hào)滿足信號(hào)完整性，主要關(guān)注的就是TMDS 的發(fā)送信號(hào)質(zhì)量;對(duì)于接收設(shè)備，就需要保證完整的接收到HDMI信號(hào)并顯示出來，關(guān)注的就是接收的TMDS信號(hào)的質(zhì)量。所以對(duì)產(chǎn)品的原理圖或PCB進(jìn)行信號(hào)完整性仿真也主要關(guān)注HDMI的TMDS信號(hào)。

二.HDMI的電氣規(guī)范
HDMI接口類型：
A類（Type A）HDMI A Type是使用最廣泛的HDMI線纜，HDMI A接口共有19pin，寬度為13.9毫米，厚度為4.45毫米。一般平板電視或視頻設(shè)備，都提供了這種尺寸的接口，Type A有19針，寬度為13.9毫米、厚度為4.45毫米，現(xiàn)在日常生活使用中的影音設(shè)備99%都配有這種尺寸的接口。比如：藍(lán)光播放器、小米盒子、筆記本電腦、液晶電視、投影機(jī)等等。

B類（Type B）HDMI B Type生活中比較少見。HDMI B接口采用29pin，寬度21毫米。HDMI B Type的數(shù)據(jù)傳輸能力比HDMI A type快近兩倍，相當(dāng)于DVI Dual-Link。由于多數(shù)影音設(shè)備工作頻率均在165MHz以下，而HDMI B Type的工作頻率在270MHZ以上，在家庭應(yīng)用中完全是過于“強(qiáng)悍”，現(xiàn)在只應(yīng)用于一些專業(yè)場合，如WQXGA 2560×1600以上的分辨率。

C類（Type C）HDMI C Type常稱為Mini HDMI，它主要是為小型設(shè)備設(shè)計(jì)的。HDMI C Type同樣采用19pin，其尺寸為10.42×2.4毫米比Type A小了將近1/3，應(yīng)用范圍很小，主要應(yīng)用在便攜式設(shè)備上，比如數(shù)碼相機(jī)、便攜式播放機(jī)等設(shè)備。

D類（Type D）HDMI D Type俗稱Micro HDMI。HDMI D Type是最新的接口類型，尺寸進(jìn)一步縮小。采用了雙排針腳設(shè)計(jì)，同樣為19pin，寬度只有6.4毫米，厚度2.8毫米，很像Mini USB接口。主要應(yīng)用于小型的移動(dòng)設(shè)備上面，更適用于便攜和車載設(shè)備。比如：手機(jī)、平板電腦等。

E類（Type E) HDMI E Type主要用于車載娛樂系統(tǒng)的音視頻傳輸。由于車內(nèi)環(huán)境的不穩(wěn)定性，HDMI E Type在設(shè)計(jì)上具備抗震性、防潮、耐高強(qiáng)度、溫差承受范圍大等特性。在物理結(jié)構(gòu)上，采用機(jī)械式鎖定設(shè)計(jì)，能保證接觸可靠性。

啟動(dòng)HDMI主要的TMDS都是3.3V電平的差分?jǐn)?shù)據(jù)線。一般按照要求直連既可。主要在PCB設(shè)計(jì)時(shí)注意阻抗和EMI問題。下面主要分析其它通信線的電氣特性。

1.+5V電源
對(duì)于+5V的供電電壓應(yīng)該滿足4.7V~5.3V的電壓范圍，源端的供電電流應(yīng)該大于等于55mA，應(yīng)該有0.5A的過流保護(hù)能力；對(duì)于接收端消耗電流能力應(yīng)該小于50mA。

2.DDC信號(hào)
從下面連個(gè)圖可以看出DDC總線的電容不要超過700pF，發(fā)送端的上拉電阻應(yīng)該在1.5K~2K之間；接收端上拉電阻應(yīng)該在47K（±10%），并且總線電平應(yīng)該是5V；

3.HPD信號(hào)
HPD信號(hào)主要用于檢測HDMI是否有插入，源端與接收端的高低電平閾值如下圖所示。值得注意接收端的輸出電阻是1K，電平是5V。

4.CEC信號(hào)
CEC信號(hào)主要是消費(fèi)電子控制通道，主要用于簡單控制家庭設(shè)備使用，既可用于發(fā)送也可以接收數(shù)據(jù)。電平是3.3V的，通常在發(fā)送端通過上拉一個(gè)27K電阻到3.3V的電源。
差分模式和共摸模式

三.HDMI芯片
1 信源端
PS5和XSX，在GPU中都沒有整合HDMI的控制芯片，而是單獨(dú)一塊SOC負(fù)責(zé)HDMI：
PS5用的是松下半導(dǎo)體的MN8639，索尼游戲的老朋友，PS4和PS4 Pro分別用了松下的MN86471A和864729。

目前MN8639支持FRL模式下每通道8Gb帶寬，4個(gè)通道32Gb帶寬。
XSX用的是NB7NQ621M，來自安森美半導(dǎo)體。最大支持40Gb帶寬和DSC影像壓縮 。微軟在XSX上換了新的芯片供應(yīng)商，天蝎座（Xbox one X）上用的還是德州儀器的TDP 158 HDMI控制芯片。
圖像信號(hào)通過游戲主機(jī)GPU處理完后，首先通過HDMI芯片編碼，然后再將高頻率電信號(hào)以固定的速率，通過HDMI線傳輸至電視機(jī)或者功放系統(tǒng)；

2 顯示端
在電視和顯示器上，HDMI 控制芯片一般整合在CPU SOC中。
華碩PG32UQ顯示器采用的是聯(lián)詠科技（聯(lián)發(fā)科子公司）NT68552UPG，集成HDMI 2.1和DP 1.4控制。

索尼X9500G上，聯(lián)發(fā)科MT5998 處理芯片中整合了HDMI控制器。
當(dāng)圖像信號(hào)通過HDMI接口傳輸過來后，主控芯片的HDMI控制器經(jīng)過解碼后，再交給GPU或者其他圖像芯片處理。
索尼中高端電視機(jī)圖像處理都交由專門的X1或者XR畫質(zhì)芯片處理。

在MTKS900芯片內(nèi)部，整合了48Gb帶寬的HDMI 2.1控制芯片，但是因?yàn)樾酒懔Σ粔?#xff0c;如果電視機(jī)沒有額外的畫質(zhì)處理芯片，電視機(jī)工作在4K 120hz時(shí)，垂直分辨率會(huì)從2160P減到1080P，這也是部分電視機(jī)4K 120hz模糊的根本原因。

所以信源設(shè)備能夠和顯示設(shè)備最終能不能使用48Gb帶寬，可不可以VRR，主要取決于信源端和顯示端兩塊HDMI控制芯片的協(xié)商，這個(gè)協(xié)商過程是通過EDID來進(jìn)行的。
另外，有些顯示器的HDMI 2.1芯片只支持單通道FRL 6Gb帶寬，也就是HDMI 2.1最大帶寬24Gb，4K 120Hz 444 10bit只能通過DSC實(shí)現(xiàn)。
如果連接不支持DSC的PS5，那么PS5的4K 120hz模式，只能以420色度二次采樣實(shí)現(xiàn)。

先水到這里，借鑒了很多網(wǎng)上的資料，寫這個(gè)是因?yàn)楹竺嬉獙?duì)HDMI進(jìn)行仿真。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的HDMI简单介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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