引言

數(shù)字電視概念已逐步深入人心，現(xiàn)有的大多數(shù)數(shù)字電視接收機(jī)只能通過(guò)分量接口接收滿足數(shù)字視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，這實(shí)際上仍然是一種模擬信號(hào)接口，只是視頻信號(hào)符合數(shù)字電視視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(如ITU-R601、CEA/CEA-861-A/B等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)字視頻抽樣、量化、編碼規(guī)范，滿足數(shù)字電視的行頻、場(chǎng) /幀頻、同步、清晰度等要求)，所以此類電視如果要在系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)字處理，則需在視頻信號(hào)處理前增加A/D轉(zhuǎn)換、Scale、De-interlace等功能電路，這會(huì)使信號(hào)質(zhì)量有一定程度的降低，研究表明此類接口的清晰度很難真正達(dá)到高清數(shù)字電視的顯示標(biāo)準(zhǔn)(水平清晰度大于720線)。

數(shù)字視頻接口接收的是經(jīng)過(guò)一定處理(壓縮或不壓縮)的數(shù)字信號(hào)，不論從信號(hào)質(zhì)量還是后處理考慮，都有利于提高整個(gè)接收機(jī)系統(tǒng)的性能。DVI(Digital Visual InteRFace，數(shù)字視頻接口)是目前廣泛應(yīng)用的一種數(shù)字視頻接口，起初主要應(yīng)用于PC行業(yè)。DVI支持單像素RGB的24bit數(shù)據(jù)，傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮，單連接的傳輸速率可達(dá)4.9Gbps，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率是1.78Gbps的1080i數(shù)字高清晰電視可達(dá)到較好的保真度，特別是在 LCD、DLP等顯示設(shè)備中，不需要任何D/A轉(zhuǎn)換和處理，減少了信號(hào)損失，可以應(yīng)用到數(shù)字電視、平板電視等產(chǎn)品當(dāng)中。

DVI概述及工作原理

DVI是由DDWG(Digital Display working Group，數(shù)字顯示工作組)發(fā)明的一種高速傳輸數(shù)字信號(hào)的技術(shù)，有DVI-D和DVI-I兩種不同的接口形式。DVI-D只有數(shù)字接口，DVI-I有數(shù)字和模擬接口，目前應(yīng)用主要以DVI-D為主。

DVI 是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，轉(zhuǎn)換最小差分信號(hào))技術(shù)來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)，TMDS運(yùn)用先進(jìn)的編碼算法把8bit數(shù)據(jù)(R、G、B中的每路基色信號(hào))通過(guò)最小轉(zhuǎn)換編碼為10bit數(shù)據(jù)(包含行場(chǎng)同步信息、時(shí)鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯(cuò)等)，經(jīng)過(guò)DC平衡后，采用差分信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)，它和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能，可以用低成本的專用電纜實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)傳輸。TMDS技術(shù)的連接傳輸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 TMDS連接傳輸結(jié)構(gòu)

DVI數(shù)字信號(hào)傳輸有單連接(Single Link)和雙連接(Dual Link)兩種方式，對(duì)于單連接，僅用圖1所示的1/2、 9/10、17/18腳傳輸，它的傳輸速率可達(dá)4.9Gbps，雙連接可達(dá)9.9Gbps。

DVI接口在數(shù)字電視中的應(yīng)用

● 基本方案論證分析

數(shù)字電視機(jī)為達(dá)到高清晰度顯示要求，掃描一般采用

圖2 DVI接口原理框圖

由原理圖看，數(shù)字電視增加DVI接口比較簡(jiǎn)單，從硬件電路考慮，一是在接口處增加DVI解碼部分，二是在后端提供一個(gè)數(shù)據(jù)通道，如果電視原有方案中具有 A/D轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的后級(jí)數(shù)據(jù)處理通道，那么DVI接口解碼輸出的數(shù)據(jù)可以與它共用，因?yàn)樵跀?shù)字信號(hào)格式一定的情況下，其碼率、行頻、場(chǎng)頻、時(shí)鐘是一致的。

在實(shí)際研究開(kāi)發(fā)中，需要特別注意DVI解碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)、A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的隔離和避免前端通道相互干擾。由于兩組通道的共用，相當(dāng)于延長(zhǎng)了數(shù)字輸出引腳的信號(hào)線長(zhǎng)度，因此對(duì)于長(zhǎng)距離的數(shù)字信號(hào)印制線，有必要在其特征阻抗處將其中斷，以避免數(shù)字信號(hào)的過(guò)沖、欠沖和振鈴，通常情況下在數(shù)據(jù)線上串聯(lián)幾十歐姆的電阻。同時(shí)對(duì)于輸出驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)，需要最大限度地減小數(shù)字輸出引腳的容性載荷，但是在信號(hào)布線階段，一般不能精確計(jì)算容性負(fù)載，為方便系統(tǒng)調(diào)試，應(yīng)考慮在數(shù)據(jù)信號(hào)線、行場(chǎng)同步信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線到地并聯(lián)電容，根據(jù)PCB材料、信號(hào)長(zhǎng)度不同，電容值一般在幾十pF即可，這樣就可達(dá)到通道負(fù)載平衡、數(shù)據(jù)上升沿、下降沿和相位的一致，減少數(shù)字噪聲干擾和抖動(dòng)。

數(shù)字電視DVI接口性能測(cè)試時(shí)，誤碼率指標(biāo)應(yīng)達(dá)到10-9，即10億bit允許出現(xiàn)一個(gè)誤碼，因此在性能測(cè)試時(shí)必須保證一定的測(cè)試時(shí)間

圖3 DVI接口系統(tǒng)工作流程

對(duì)于DVI接口在數(shù)字電視、平板電視上的應(yīng)用研究，更為關(guān)鍵的是EDID(Extended Display Identification DATA，即擴(kuò)展顯示識(shí)別數(shù)據(jù))編程，HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)功能的實(shí)現(xiàn)。這些對(duì)于數(shù)字電視來(lái)說(shuō)都是全新應(yīng)用，只有EDID和HDCP在數(shù)字電視上實(shí)現(xiàn)后，DVI接口才是真正的數(shù)字電視接口。

在應(yīng)用研究中，針對(duì)HDCP在數(shù)字電視中的適應(yīng)性問(wèn)題，提出了兩種方案。

修改HDCP規(guī)范。一種方法是：取消2秒鐘一次的識(shí)別，即初次識(shí)別正常即可，為防止將數(shù)字信號(hào)輸出連接到其他非法設(shè)備上，此時(shí)可通過(guò)檢測(cè)HPD(熱插拔檢測(cè))判斷是否為授權(quán)設(shè)備，一旦檢測(cè)到HPD為低電平，認(rèn)為此時(shí)物理連接中斷，可馬上終止信號(hào)輸出。第二種是：接收器在Power Down時(shí)，向發(fā)送設(shè)備隨機(jī)傳送一組要求暫時(shí)終止傳輸?shù)奶厥饩幋a，當(dāng)接收器重新Power On時(shí)，再傳一次此特殊編碼，發(fā)送設(shè)備驗(yàn)證后即可重新開(kāi)始傳輸數(shù)字信號(hào)。以上作為以后修改規(guī)范時(shí)的建議提出。

芯片設(shè)計(jì)時(shí)，考慮在芯片內(nèi)部將HDCP處理系統(tǒng)和TMDS解碼處理系統(tǒng)合理處理，解碼器Power Down時(shí)，HDCP也能正常工作。

DVI應(yīng)用于數(shù)字電視是提高電視清晰度的方法之一，只要方案設(shè)計(jì)合理，EDID和HDCP按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行開(kāi)發(fā)擴(kuò)展，那么DVI接口和數(shù)字電視的結(jié)合是可行和有效的。