HDMI

编辑本段产生背景

  

　　2002年4月，日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝等7家公司共同组建了HDMI高清多媒体接口接口组织HDMI Founders（HDMI论坛），开始着手制定一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术。经过半年多时间的准备工作，HDMI founders在2002年12月9日正式发布了HDMI 1.0版标准，标志着HDMI技术正式进入历史舞台。 　　HDMI技术的推出，并不是这些厂家一时兴起的冲动行为，相反，在HDMI技术推出的背后，还有这更多的深层次原因。 　　1999年4月份，为了满足数字化时代高质量图形影像的要求，DDWG(Digital Display Working Group)数字显示工作组以美国Silicon Image公司的专利技术为蓝本，推出了一种名为DVI(Digital Visual Interface)的接口，旨在统一新时代数字显示接口标准。这一技术并且得到了IT业内以Intel、DELL、HP、IBM、微软等多个大企业的广泛支持。经过3年多的推广，DVI技术在计算机显示输出领域得到了迅速运用，但是伴随着数字高清影音技术的发展，DVI接口也开始逐渐暴露出种种问题，甚至在一定程度上成为数字影像技术进步的瓶颈。 　　DVI接口存在的主要问题有： 　　* DVI接口考虑的对象是PC，对于平板电视的兼容能力一般。 　　* DVI接口对影像版权保护缺乏支持。 　　* DVI接口只支持8bit的RGB信号传输，不能让广色域的显示终端发挥最佳性能。 　　* DVI接口出于兼容性考虑，预留了不少引脚以支持模拟设备，造成接口体积较大，效率很低。 　　* DVI接口只能传输图像信号，对于数字音频信号的支持完全没有考虑。 　　由于以上种种缺陷，DVI接口已经不能更好的满足整个行业的发展需要。因此，无论是IT厂商，平板电视制造商，还是好莱坞的众多出版商，都迫切需要一种更好的能满足未来高清视频行业发展的接口技术，也正是基于这些原因，才促使了HDMI标准的诞生。

编辑本段规范标识

　　HDMI Licensing, LLC于2010年3月4日代表HDMI原始开发成员发布HDMI规格版本1.4a，其中特色包括3D应用的关键增强功能，加入了用于广播内容的强制3D格式，以及称为Top-and-Bottom的3D格式。 　　由于“HDMI 1.4”的说法过于宽泛，无法显示该设备的具体支持技术，因此在此次的规范中完全禁止使用“HDMI 1.4版”这样的版本号标识方法。根据发布的新版“商标和Logo使用规范”，HDMI线缆制造商在销售和宣传HDMI 1.4版标准线缆时，从即日起禁止使用版本号标识，旧版线缆则应在一年内去除所有用版本号标识的标签、说明、包装等。 　　除线缆以外的其他HDMI设备，应在2012年1月1日前去除所有版本号标识。在此之前，厂商应在明确显示所使用技术的前提下应用版本号标识，如“"HDMI v.1.4 with Audio Return Channel and HDMI Ethernet Channel”（HDMI 1.4版支持ARC音频回授通道和HEC以太网通道），但严禁使用笼统的“HDMI v.1.4 compliant”（兼容HDMI 1.4）。 　　中文规范名称 　　HDMI 1.4版线缆共有5种类型，今后规范的标识方式分别为： 　　Standard HDMI Cable 中文规范名称：标准HDMI线（最高支持1080/60i） 　　Standard HDMI Cable with Ethernet 标准以太网HDMI线 　　Standard Automotive HDMI Cable 标准车用HDMI线 　　High Speed HDMI Cable 高速HDMI线 （支持1080p、DeepColor、3D） 　　High Speed HDMI Cable with Ethernet 高速以太网HDMI线

编辑本段功能特点

　　HDMI不仅可以满足1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送。 　　HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。 　　与DVI相比HDMI接口的体积更小，DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。

编辑本段接头分类

　　 HDMI AType  

HDMI脚位配置

Pin定义1TMDS Data2+2TMDS Data2 Shield3TMDS Data2–4TMDS Data1+5TMDS Data1 Shield6TMDS Data1–7TMDS Data0+8TMDS Data0 Shield9TMDS Data0–10TMDS Clock+11TMDS Clock Shield12TMDS Clock–13CEC14Reserved (N.C. on device)15SCL16SDA17DDC/CEC Ground18+5V Power19Hot Plug DetectHDMI B Type总共有29pin, 可传输HDMI A type两倍的TMDS资料量， 相对等于DVI Dual-Link传输， 用于传输高分辨率(WQXGA 2560x1600以上)。 (因为HDMI A type 只有Single-Link的TMDS传输， 如果要传输成HDMI B type的讯号， 则必须要两倍的传输效率， 会造成TMDS的Tx、Rx的工作频率必须提高至270MHz以上。 而在HDMI 1.3 IC出现之前， 市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能稳定在165MHz以下工作。)PinPin定义1TMDS Data2+2TMDS Data2 Shield3TMDS Data2–4TMDS Data1+5TMDS Data1 Shield6TMDS Data1–7TMDS Data0+8TMDS Data0 Shield9TMDS Data0–10TMDS Clock+11TMDS Clock Shield12TMDS Clock–13TMDS Data5+14TMDS Data5 Shield15TMDS Data5-16TMDS Data4+17TMDS Data4 Shield18TMDS Data4-19TMDS Data3+20TMDS Data3 Shield21TMDS Data3-22CEC23Reserved (N.C. on device)24Reserved (N.C. on device)25SCL26SDA27DDC/CEC Ground28+5V Power29Hot Plug DetectHDMI C Type总共有19pin, 可以说是缩小版的HDMI A type, 但脚位定义有所改变。 主要是用在便携式装置上， 例如DV、数码相机、便携式多媒体播放机等。 现在已有SONY HDR-DR5E DV利用此规格接头作为影像输出接口。(常常有人称为该规格为mini-HDMI, 这可算是自行胡乱创造的名称， 实际上HDMI官方并没此名称。)HDMI D Type俗称Micro HDMI 是定义为HDMI 1.4版本的，保持hdmi标准的19pin .但是尺寸与微型USB的接口差不多，尺寸为2.8 mm × 6.4 mm,比mini hdmi (2.42 mm × 10.42 mm)小很多，主要应用在一些小型的移动设备上，如手机，MP4等等。
一端为标准的HDMI插头，一端为Micro HDMI(D type)手机，目前部份手机有此接口。PinPin定义1TMDS Data2 Shield2TMDS Data2+3TMDS Data2–4TMDS Data1 Shield5TMDS Data1+6TMDS Data1–7TMDS Data0 Shield8TMDS Data0+9TMDS Data0–10TMDS Clock Shield11TMDS Clock+12TMDS Clock–13DDC/CEC Ground14CEC15SCL16SDA17Reserved (N.C. on device)18+5V Power19Hot Plug Detect

编辑本段测试规范

　　HDMI测试规范的规范细节请参考：《HDMI一致性测试规范1.1》，《HDMI规范1.1》，《HDCP规范1.1》； 　　一．HDMI输出兼容性测试： 　　1． 和HDMI接口电视的兼容性：同时传输音频和视频； 　　2． 和DVI接口电视的兼容性：只传输视频； 　　3． 和HDMI接口的功放的兼容性：只传输音频； 　　判断标准：HDMI接口可以传输的音频支持“任何能通过S/PDIF输出的压缩数字音频”和“2/6/8声道，32-192KHZ采样率的未压缩的数字音频”，可以输出“I2S（一种数字传输界面，时差性能要优于S/PDIF，适合短距离通讯）和SPDIF的音频”；它总能获得CD的音频质量；HDMI接口可以传输的视频支持“高清1080I”，“高清720P”，“普通隔行”和“普通逐行”，同时支持NTSC和PAL电视制式；可以根据接受端可以接受的视频状态自动输出“YUV”或“RGB”编码的视频格式； 　　二．HDMI端口插拔可靠性测试： 　　1．接口热插拔可靠性：在碟机和接受端都工作的状态下，插拔HDMI接口，两端的设备是否工作正常，HDMI输出的音视频功能是否正常； 　　2．ESD 测试 　　3．接口插拔寿命测试：多次插拔HDMI接口，测试HDMI接口寿命；判断标准：热插拔时接受端能正常输出HDMI的音视频信号，源端系统需仍正常工作；接口插拔寿命最少需要5000次以上； 　　三．HDMI输出的可靠性测试： 　　1．源输出端驱动能力测试； 　　2．连接线的衰减特性测试； 　　3．高频和大容量数据传输可靠性； 　　判断标准：最长可以传输30米，保证声音图像正常；大容量DVD（多字幕，多通道）碟片播放画面的流畅性； 　　4．开机，待机时，HDMI是否输出正常。 　　四．HDMI连接线和接口的检测标准： 　　请参考HDMI接口和连接线的供应商的检测标准； 　　五．非正常工作状态下HDMI端口输出测试： 　　1．高低温状态： 　　2．高低压状态： 　　3．长时间工作状态： 　　判断标准：具体的温度，电压和工作时间的参数参考普通碟机；在这些状态下，需要HDMI接口的音视频功能正常工作； 　　六．HDMI输出端口功能测试： 　　1．HDMI端口支持1080I，720P的高清格式视频输出； 　　2．HDMI端口支持各种压缩和非压缩的数字音频输出； 　　3．自动侦测接受设备的屏幕比例；判断标准：在同样的片源下，HDMI高清输出图像效果应该比CVBS和普通色差“更清晰，无闪烁，细节的表现力上更强，色彩更逼真”（可以用高清晰的JPEG图片或DVD效果演示碟来演示）；如果接受的电视设备可以解码由HDMI输入的数字音频信号，接受端应该有声音输出；HDMI输出端可以自动调整输出的宽高比来适应接受设备。

编辑本段图片观看

　　
  

HDMI-A接口

^[1]  

HDMI-A接口转C接口

^[2]  

HDMI-A接口转D接口

编辑本段兼容问题

接收端(Rx)测试

　　EDID相关测试项目应注意的问题 　　在测试过程中经常会失败在这些与EDID测试相关的项目。如果熟悉规范的相关要求，通过相对来说是比较容易的。例如有关规范要求在EDID的前128个字节中一定要提供“Monitor Range Limit Header”和“Monitor Name Header”，但如果这两个项目的内容分别不足18个字节的话，需要以0x0A为结尾同时以0x20填充剩余的字节。另外一个经常在EDID测试中遇到的问题是，不能将EDID中的短型视频描述符(SVD)模块与提交的能力申报表(CDF)一致，在CDF中表明支持的格式在EDID的SVD模块中没有表明支持，或是相反。 　　TMDS信号差分阻抗匹配 　　设计电路板的时候会考虑到TMDS信号差分阻抗匹配的要求，但往往还是会在此项测试中失败，原因在于选用的ESD保护器件或者是抑制EMI用的共模扼流圈寄生电容太大，导致此项测试失败。现在很多用于高速线路的ESD保护器件的供应商都会提供推荐的布线方案，而且也会提供阻抗测试图，可以要求这些厂商提供相关的资料。 　　DDC/CEC通道电容电压测试 　　此项测试是失败率非常高的项目。失败原因大多数是因为用于电平转换的MOSFET器件电容太大，建议在DDC通道上所使用的MOSFET器件Ciss和Coss应该在10pF以下。 　　HPD输出电压 　　hdmi协议中当hdmi +5V输入为0V时, HPD电压应大于0V, 并小于0.4V。这里最简单的方法是将hdmi输入端口的+5V电压串联一个1K的电阻直接路由回HPD管脚。建议利用一个简单的三极管开关电路对HPD管脚加以控制，这样可以主动告知源端设备下游的设备是否已准备好或者告之源端设备重新开始一些验证动作，例如HDCP等，这可以增强设备的兼容性。 　　视频格式的支持 　　在此项测试中，对所有hdmi输入端口能够支持的视频格式会测试支持50Hz的设备对于50Hz±0.5%（即49.75Hz和50.25Hz），和支持59.94Hz或者60Hz的设备对59.94－0.5%（即59.64Hz）和60+0.5%（即60.3Hz）场频变化的支持能力。在软件设计中需要注意到这些对视频格式容忍度的要求。

源端测试(Tx)

　　EDID 相关的测试 　　对于hdmi源端设备要求必须支持“Enhanced DDC”协议，即读取接收端设备的EDID信息时可以使用段指针0x60读取首256字节以后的信息。虽然现在绝大多数客户使用256字节的EDID信息，但是hdmi测试时候会检测读取4个块（每块128个字节），即512字节信息的能力。是否存在多块信息可以从EDID内容的0x7E地址获知。测试时往往只测试对前256字节的支持能力，而忽略了对段指针的要求。 　　+5V电源输出 　　不能在hdmi输出端口的电源输出通路上串联电阻。规范要求在hdmi Tx 的测试中会接一个吸取55mA电流的负载，然后测试输出电压，要求电压在4.8V和5.3V之间。如果串接了一个10欧姆的电阻，结果造成输出电压为，5－10x0.055 = 4.45V < 4.8V，此项测试失败。 　　有关的 DDC/CEC 测量 　　在处理hdmi端口的消费类电子产品控制(CEC)管脚时，即hdmi端口的第13管脚，如果其产品不支持CEC功能，可以将此管脚悬空。但有些产品往往虽然不支持CEC功能，还是将此管脚连接到了主处理芯片的通用管脚上，已备今后扩展使用，此时需注意对此管脚在电气性能和物理连接上的一些限制，比如电容需小于100pF等，否则会导致hdmi测试无法通过。

编辑本段HDMI1.4

　　据HDMI认证协会介绍，符合HDMI1.4规格的高清线材具备七大特色功能，分别： 　　1、HDMI 以太网络通道： 　　HDMI 1.4在缆线中增加了数据通路，来达成双向高速的传送。有此功能的设备在连结后，将可用以太线100Mb/秒的速度发送和接收数据，并使这些设备立即成为 IP基础的设备。HDMI以太网络通道可让集成互联网功能的HDMI设备，无需使用其他以太网络线缆，即可与其他HDMI设备共享其互联网连线。此一新功 能同时也提供HDMI设备间共享内容所需的互连架构。 　　2、音频回传通道： 　　最新规格中增加了一个音频通道，可减少处理与重放上传音频时所需的缆线数目。高清电视在直接接收音视频内容时，此一新增的音频回传通道，可让高清电视不需增加其他缆线，直接使用HDMI缆线传送音频流至A/V接收机。 　　3、HDMI 3D功能： 　　1.4版为HDMI设备定义了常见的3D格式与分辨率，此规格将家用3D系统的输入/输出部分加以标准化，规范的分辨率最高达到双通道1080p。 　　4、支持4K*2K分辨率： 　　最 新规格让HDMI设备可支持四倍于1080p分辨率的HD分辨率。新规格支持4K*2K分辨率，使得HDMI界面得以用许多数字影院所采用的同等标准分辨 率的内容传输。支持的格式包括：3840*2160@24Hz/25Hz/30Hz以及4096*2160@24Hz。 　　5、对色彩空间的扩展支持： 　　HDMI技术现可支持专为数字摄像机设计的色彩空间。具有HDMI功能的显示设备在可支持sYCC601、Adobe RGB与AdobeYCC601后，连接数字摄像机时即可显示更为正确的逼真色彩。 　　6、微型HDMI接头： 　　微型HDMI接头是尺寸特别小的19脚位连接器，可支持便携式设备最高达1080p的分辨率。此一新型接头在尺寸上比现行HDMI迷你连接器小了50%。 　　7、车用连接系统： 　　车用连接系统是专为车内高清内容传输所设计的布线规格。HDMI 1.4规格所设计的解决方案，可处理车内布线所面临的高温、振动、噪音等各种问题与环境因素。