HDMI原理及测试方法
hdmi接口工作原理
hdmi接口工作原理HDMI（High Definition Multimedia Interface）是一种数字接口标准，用于传输高质量的音频和视频信号。
它可以连接各种电子设备，如电视、电脑、DVD播放器和音响系统等。
HDMI接口的工作原理是通过串行传输将数字音频和视频信号从源设备（如DVD播放器）发送到目标设备（如电视），并通过单根高速传输线缆进行数据传输。
这种数字传输方式可以避免信号损失和干扰，从而提供更高的音视频质量。
在HDMI接口中，源设备将音频和视频信号转换为数字信号，并通过接口将其发送到目标设备。
接收端的设备会解码接收到的数字信号，并将其转换为音频和视频信号，以在显示屏上播放。
由于数字信号的传输，HDMI接口可以提供更清晰、更细腻的图像和更高质量的音频效果。
HDMI接口的特点之一是它支持高清晰度视频传输。
HDMI接口可以传输多种分辨率的视频信号，包括720p、1080i和1080p等，从而提供更高质量的视觉效果。
此外，HDMI接口还支持多通道音频传输，能够提供7.1声道的环绕音效，以及更好的立体声音频效果。
除了音频和视频信号，HDMI接口还支持其他功能，如传输网络数据和控制信号。
通过HDMI接口，用户可以将互联网连接到支持HDMI的设备上，从而享受更多的功能和服务。
此外，HDMI接口还支持CEC（Consumer Electronics Control）功能，允许用户通过一台遥控器控制多个连接的HDMI设备。
总结起来，HDMI接口的工作原理是通过数字信号的传输，将音频和视频信号从源设备传输到目标设备，提供更高质量的音视频效果。
它支持高清晰度视频传输、多通道音频传输和其他功能，使用户能够享受更丰富的娱乐体验。
hdmi原理
hdmi原理
HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种数字信号
传输接口，用于在多媒体设备之间传输高清视频和音频信号。
HDMI 接口的工作原理基于一对差分信号传输和数字编解码技术。
下面将逐步介绍 HDMI 接口的原理。
HDMI 接口的信号传输基于差分信号传输原理。
差分信号传输是通过将信号分成两路，一路为正向信号，一路为反向信号，来进行数据的传输。
这种传输方式可以有效地降低传输过程中的电磁干扰和信号失真。
在 HDMI 接口中，视频和音频信号被数字化后进行传输。
信
号的数字编解码过程可分为三个步骤：编码、传输和解码。
首先，源设备（比如电脑或蓝光播放器）将视频和音频信号转换为数字信号，并进行编码。
编码过程通常使用基于特定算法的压缩技术，以减小信号的数据量，同时保持高质量的图像和声音。
接下来，编码后的数字信号通过 HDMI 线缆传输到接收设备（如电视或投影仪）。
HDMI 线缆由多个细小的导线组成，用于传输视频和音频信号。
不同类型的 HDMI 线缆支持的数据
传输速率不同，从而影响信号的质量和分辨率。
最后，接收设备接收到传输的数字信号后，对其进行解码操作。
接收设备根据信号的编码格式，将数字信号解码为原始视频和音频信号，然后通过相关部件（如显示屏或扬声器）进行显示
和发声。
通过上述过程，HDMI 接口可以实现高清视频和音频信号的传输，并保持较高的信号质量和保真度。
这使得用户可以享受到更好的视听效果，并通过单一的 HDMI 接口连接各种多媒体设备，实现更便捷的互联互通。
显卡的hdmi工作原理
显卡的hdmi工作原理
HDMI（高清多媒体接口）是一种用于传输高质量音视频信号的数字接口标准。
在显卡中，HDMI接口用于连接显卡和显示设备，如电视、显示器等。
HDMI的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 显卡将音视频信号转换为数字信号：显卡通过内部的图形处理器将计算得到的图像信号转换为数字信号。
2. 数字信号经过编码：显卡使用一种编码方式（通常为RGB编码）将数字信号转换为能够在传输线上传输的信号。
编码后的信号包括图像数据、音频数据以及其他必要的控制信息。
3. 数字信号通过HDMI输出端口传输：编码后的数字信号通过HDMI输出端口发送到连接的显示设备。
4. 显示设备解码并解析信号：接收到的数字信号经过显示设备的HDMI接口进行解码和解析，还原为图像和音频信号。
5. 图像和音频信号再现：解码还原后的图像信号通过显示设备的屏幕显示，音频信号通过显示设备的扬声器播放。
需要注意的是，HDMI接口还可以支持额外的功能，如音频回传、网络连接、电源供应等，这些功能的实现一般需要额外的硬件和软件支持。
HDMI 技术原理及测试介绍
HDMI的架构如图一所示，送出TMDS信号的为Source端，而接收TMDS信 号的为sink端，最主要的连接有三对TMDS Data及一对TMDS CLK信号。当sink 端接上source端时，source侦测到HPD之后会通过DDC通道去读取sink设备EDID ROM里面的资料，资料主要包括sink端的能力或资讯，像是制造商的资讯、 制造日期或是sink端支持的解析度等，接着就会开始传输TMDS信号。
HPD检测
二、HDMI線路layout注意事項
1、差分阻抗要求（Differential Impedance):100 Ω ± 15%;
2、要降低差分对内延时差（intra-pair and inter-pair skew），同一组HDMI接口内的八个 差分信号走线需要等长;
3、如果需要绕线，请依照以下绕线建议： 3.1.降低inter-pair skew 的绕线方式 ※凹陷的弧长建议3～5倍线宽；※如果需要做好多个凹陷来绕线，凹陷跟凹陷的距 离建议8～10倍线宽；
HDMI原理介紹
HDMI 輸出設備端
HDMI 接收設備端
TMDS channel0
Video Audio HDMI transmitt er
Video HDMI Receiver Audio
TMDS channel1
TMDS channel2
control/status TMDS Clock channel
HEAC技術介紹
HDMI Ethernet Channel------HEC;
Ethernet Channel的功能主要是让使用HDMI连接的装置可以共享网络，传输速率可达 到100Mbps。如下图所示，使用HDMI线连接的装置，可藉由HEC分享网络的功能，让 装置的线数减少。
hdmi直流平衡原理
hdmi直流平衡原理HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种用于传输高清音视频信号的接口标准。
HDMI接口采用了直流平衡原理，确保了信号的传输稳定和质量优良。
直流平衡原理是指在传输过程中，通过采用对称的电路设计，使得信号的正负极性保持平衡，从而减少传输过程中的干扰和失真。
HDMI接口中采用了差分传输模式，即信号以对称的方式通过两条线路进行传输，其中一条线路传输正信号，另一条线路传输反信号。
在接收端，通过对两条线路的信号进行差分放大和合并，可以得到原始信号，同时将常态干扰和噪声抵消掉，从而实现了高质量的信号传输。
直流平衡原理在HDMI接口中的应用主要体现在以下几个方面：1. 抗干扰能力强：采用直流平衡原理可以有效地抵抗外界电磁干扰和信号串扰。
在传输过程中，由于信号是以差分方式传输的，当外界电磁干扰作用于传输线路时，会对两条线路产生相同的干扰，但干扰信号的正负极性相反。
在接收端，通过差分放大和合并的方式，可以将干扰信号抵消掉，从而保证了信号的稳定性和抗干扰能力。
2. 提高传输距离：直流平衡原理的应用还可以提高信号的传输距离。
由于采用了差分传输模式，信号在传输过程中的衰减和失真较小，可以有效地减少信号的衰减和失真。
因此，HDMI接口可以支持较长的传输距离，从而满足了不同场景下的需求。
3. 提供高质量的音视频传输：由于直流平衡原理可以减少信号的失真和干扰，因此HDMI接口可以提供高质量的音视频传输。
无论是高清视频还是高保真音频，都可以通过HDMI接口进行传输，保证了信号的准确性和清晰度。
4. 简化布线：直流平衡原理的应用还可以简化布线。
由于HDMI接口采用了差分传输模式，信号在传输过程中的抗干扰能力增强，因此可以使用较简单的布线方式，减少了线缆的数量和复杂度。
HDMI接口采用了直流平衡原理，通过差分传输模式和差分放大合并的方式，实现了高质量的音视频信号传输。
HDMI高清接口电路设计与性能测试研究
HDMI高清接口电路设计与性能测试研究摘要：随着高清视频的普及，HDMI（High-Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）已经成为连接电视、电脑和其他多媒体设备的主要接口。
本文旨在研究HDMI接口的电路设计与性能测试，并提供一些关键问题的解决方案。
引言：HDMI接口是一种全数字化音视频接口，通过该接口可以传输高清晰度视频和多声道音频。
在设计HDMI接口电路时，需要考虑电路的信号完整性、噪声抑制和传输带宽等多个方面的因素。
同时，性能测试也是验证电路设计可靠性和输出质量的重要手段。
一、HDMI接口电路设计1. 信号完整性设计为了确保HDMI接口的信号完整性，需要充分考虑信号的传输速度和抗干扰能力。
布线时应尽量避免信号受到电磁干扰，使用屏蔽材料和差分传输线有助于减少信号失真和串扰。
此外，合理布局地面和电源引脚，降低信号返回和电源噪声对信号的影响。
2. 电源电路设计稳定的电源供应是保证HDMI接口性能的关键。
合理设计电源电路，包括滤波电容的选择和布局，以降低电源噪声和杂散频率干扰。
使用电源隔离器和稳压器可以提供稳定的电压和电流，保证信号的质量和稳定性。
3. 差分信号设计HDMI接口使用差分信号传输，通过差分传输线可以有效抑制共模噪声和串扰。
在电路设计中，需要对差分信号进行匹配和阻抗控制，确保信号在传输时的完整性和稳定性。
此外，还要注意差分信号引脚的布局和布线，避免信号交叉干扰和失真。
二、HDMI接口性能测试1. 信号完整性测试信号完整性测试旨在评估HDMI接口在高频环境下信号的稳定性和传输质量。
通过信号完整性测试仪器，可以测量和分析信号的功耗、时钟抖动、眼图以及通道间串扰等参数。
依据测试结果，可以优化电路设计，提高信号的质量和可靠性。
2. 视频质量测试视频质量测试是评估HDMI接口输出的图像质量和颜色准确性的重要指标。
通过对比原始图像和输出图像的差异，可以分析信号失真、噪声和色彩饱和度等因素对图像质量的影响。
HDMI原理及测试方法
HDMI原理及测试方法1.HDMI原理：HDMI接口使用了一种全数字传输协议，通过高速差分对信号进行传输。
它包括多个信号通道，如视频通道、音频通道、控制通道等。
在HDMI接口上，数据以序列方式传输，使用TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）编码来减少传输噪声。
HDMI接口支持多种分辨率，从标清到高清不等。
它也支持多种音频格式，包括立体声、5.1声道、7.1声道等。
同时，HDMI还支持CEC （Consumer Electronics Control）功能，可以通过一个遥控器来控制多个HDMI设备。
2.HDMI测试方法：为了确保HDMI接口的正常工作和高质量的信号传输，需要进行一系列的测试。
以下是几种常用的HDMI测试方法：(1)电气测试：电气测试主要用于验证HDMI接口的电信号传输性能。
这包括信号的峰值电压、差分传输幅度、时钟频率、立即传输延迟等方面的测试。
电气测试通常使用专业的测试设备，如示波器、信号发生器等。
(2)视频质量测试：视频质量测试用于评估HDMI接口传输的图像质量。
这包括分辨率、亮度、对比度、色彩饱和度、色彩准确性和图像稳定性等方面的测试。
视频质量测试通常使用图像分析仪、色彩校正仪等设备。
(3)音频质量测试：音频质量测试用于评估HDMI接口传输的声音质量。
这包括声音的清晰度、音调、声道分离度、失真度和动态范围等方面的测试。
音频质量测试通常使用音频分析仪、音频发生器等设备。
(4)兼容性测试：兼容性测试用于验证HDMI接口与其他设备的兼容性。
这包括与不同分辨率、不同音频格式和不同传输速度的设备进行连接和传输测试。
兼容性测试通常需要使用多个HDMI设备和专业的测试软件。
(5)可靠性测试：可靠性测试用于评估HDMI接口的长期使用和稳定性。
这包括信号传输的稳定性、接口连接的可靠性和信号传输的一致性等方面的测试。
可靠性测试通常需要进行长时间运行测试，并进行多次重复测试。
HDMI热插拔检测原理
附加：
1、DDC是显示器与电脑主机进行通信的一个总线标准，其全称是：DISPLAY DATA CHNNEL。它的基本功能就是将显示器的电子档案资料信息，诸如可接收行场频范围、生产厂商、生产日期、产品序列号、产品型号、标准显示模式及其参数、所支持的DDC标准类别、EDID的版本信息等等。高版本的DDC标准总线还可以允许电脑主机直接调节显示器的基本参数，诸如亮度、对比度、行场幅度的大小、行场中心位置、色温参数等等。
2、EDID数据标准：EDID(Extended Display Identification Data Standard) 就是显示器通过DDC传输给电脑主机的标准数据信息，至今已发布到第三版本，即EDID Version 3，前面分别有EDID Version 1.0，Revision 0，EDID Version 1，Revision 1，EDID Version 2，Revision 0，EDID Version 2，Revision 1等版本。就数据信息量而分，EDID分为128BYTE和256 BYTE，将来也许会有更多数据信息量的新版EDID公布。
HDMI热插拔检测原理
HDMI(19Pin)/DVI（16 pin）的功能是热插拔检测（HPD），这个信号将作为主机系统是否对HDMI/DVI是否发送TMDS信号的依据。HPD是从显示器输出送往计算机主机的一个检测信号。热插拔检测的作用是当显示器等数字显示器通过DVI接口与计算机主机相连或断开连接时，计算机主机能够通过HDMI/DVI的HPD引脚检测出这一事件，并做出响应。 在传输信号上来讲，HDMI与DVI完全兼容，只是接口封装不一样而已，下面以HDMI为例讲述HPD的原理和实现方式。下图为HDMI与DVI接口图。
hdmi 工作原理
hdmi 工作原理HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种数字传输接口，它能够传输高质量的音频和视频信号。
HDMI接口逐渐取代了传统的模拟接口（如VGA、DVI）成为主流的高清数字接口，被广泛应用于电视、显示器、投影仪、电脑等各种消费电子设备中。
HDMI的工作原理基于传输数字信号。
当设备将音频或视频信号输出时，这些数字信号通过HDMI接口被传送到接收设备。
HDMI接口通过包含多个差分信号对来传输这些数字信号。
其中，音频信号和视频信号分别通过对应的差分信号对进行传输。
HDMI接口的工作原理主要涉及以下几个方面：1. 数据编码：音频和视频信号在传输之前需要进行编码。
音频信号通常以PCM（脉冲编码调制）编码形式传输，而视频信号则可以使用多种编码方式，如TMDS（串行化差分传输）、RGB等。
2. 传输通道：HDMI接口包含多个差分信号对，其中差分信号对的数量和版本有所不同。
高版本的HDMI接口通常包含更多的差分信号对，以支持更高的带宽和分辨率。
3. 传输方式：HDMI接口通过TMDS技术将编码后的音频和视频信号传输到接收设备。
TMDS技术将数字信号通过串行方式传输，并通过差分信号对消除传输过程中可能出现的电磁干扰。
4. 数据解码：接收设备接收到传输的音频和视频信号后，进行解码操作。
解码后的信号可以通过解码器进行音频和视频处理后输出到相应的设备。
总的来说，HDMI接口的工作原理包括信号编码、传输通道、传输方式和信号解码等多个环节。
这些环节共同工作，保证了音频和视频信号能够以高质量数字形式传输，并在接收设备上得到解码和处理，最终实现高清晰度的音视频播放。
HDMI原理及测试方法
时间偏移 • 比较时间偏移值和极限值 • Tskew<0.2*Tpixel • 所有Data-Data之间都要测量
22 2009-9-22
高速信号完整性工程师培训课程
Source差分测试（7-6） ：信号对间时间偏移
1920X1080P 48bit : 2220*1125*60*(48/24)=297Mhz data rate:2.97Gbps 2.97Gbps是目前1.4规范中支持的最高数据速率
10 2009-9-22
高速信号完整性工程师培训课程
HDMI的编码/解码方法
8bit to 10bit 2bit to 10bit 4bit to 10bit
11 2009-9-22
高速信号完整性工程师培训课程
HDMI 1.4的新功能-HEAC
• HEAC: Ethernet and Audio Return Channel
• 高速以太网通讯
– 提供双向的点对点通讯 – 建立高性能的家庭网络 – 比目前的CEC提供1000被以上的传输速率 – 使用被广泛应用的以太网技术
• 数字音频流的传输
– 提供 SPDIF (Sony/Philip Digital Interface) 格式的数字通道 – 由AV 控制中心提供多功能的音频处理 – 实现 32k/44.1k/48k 高采样率的音频质量 – 音频反向传输 (Sink to Source)
• 对目前HDMI 1.3的兼容性
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI – 设备类型
Source Devices
Tx
HDMI 技术原理及测试介绍
二、視頻分辨率與所需傳輸帶寬的關係
視頻格式 X (象素/線) Y (線 ) F (幀/秒) 色深 (位/象素) 24 M 1 TMDS Data rate (Gbps) 1.485 TMDS CLK (MHz) 148.5
1080p
2200
1125
60
30
36 48 24
1.25
1.5 2 1
1.86
差分对的阻抗会改变，不好；
好些，不过建议HDMI走线范围内 最好不要有钻孔
HDMI測試项目
一、HDMI测项可分为三大类： 1.低速信号测项 低速信号测项包括DDC、EDID或HPD电压等，使用电表可做测量的项目。 2.Protocol测项 Protocol测项则是用Protocol Analyzer分析信号中像Control period或者Video Data Period等，检测封包格式及编码序列是否正确。 3.TMDS高速信号测项
HDMI原理介紹
HDMI 輸出設備端
HDMI 接收設備端
TMDS channel0
Video Audio HDMI transmitt er
Video HDMI Receiver Audio
TMDS channel1
TMDS channel2
control/status TMDS Clock channel
TMDS技術介紹
1.传输最小化
第一步：将8位并行RED数据发送 到TMDS发送端。
第二步：并/串转换.
第三步：进行最小化传输处理， 加上第9位，即编码过程。第9位 数据称为编码位。 8位的并行RED数据编码、并/串转换示意圖 2.直流平衡 直流平衡（DC-balanced）就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零。方法是 在原来的9位数据的后面加上第10位数据，这样，传输的数据趋于直流平衡，使信号对 传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的可靠性。
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法12182012
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
Source差分测试（7-8） ：时钟占空比
1: 40%<Clock Duty Cycle<60% 2: 为了保证测试的客观性和可重复性，要求捕获多次触发的波形 (要求 >10,000个波形)来获得测试结果.
20 12/19/2012 高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI Type-A Calibration Module
HDMI Type-A Plug Adapter
29
12/19/2012
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI 接收器(Sink)一致性测试
接收器(sink)测试
接收器Sink
抖动容限(8-7)
jitter tolerance
3
12/19/2012
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI1.3的原理框图
4
12/19/2012
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI1.4的原理框图
HEAC通道是1.4规范新增的功能
5
12/19/2012
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI Source 和 Sink的上电协商过程
•
找到 CTL控制 码型
– CTL encoding pattern 1101010100.
• •
同时捕获数据(0)和数据(1)的信号 识别每条数据通道上的码型
•
平均CTL码型每个上升沿和下降沿之间的
时间偏移
• • •
比较时间偏移值和极限值 Tskew<0.2*Tpixel 所有Data-Data之间都要测量
25 12/19/2012 高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI原理及测试方法
HDMI原理及测试方法HDMI的原理主要包括数字信号传输、音频解码和视频解码三个方面。
首先是数字信号传输。
HDMI采用TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）技术，通过将像素数据转化为数字信号传输，并使用一对差动信号来传输数据。
这种差动信号可以减少电磁干扰和传输中的信号损耗。
HDMI还使用了多个通道传输，每个通道同时传输多个比特的数据，以提高传输速度和带宽。
其次是音频解码。
HDMI支持多种音频格式，包括立体声、多声道音频和无损音频等。
音频信号在HDMI接口中会经过数字到模拟转换和信号解码等处理过程，最后输出到音频设备。
最后是视频解码。
HDMI支持多种视频格式，包括标清、高清和超高清等。
视频信号在HDMI接口中会经过解码器解码，然后输出到显示设备上。
测试HDMI接口的方法如下：1.连接测试仪器。
使用HDMI线缆将测试仪器和待测试的设备连接起来，确保连接稳固。
2.测试裸线。
使用测试仪器的插头测试功能，将插头插入HDMI接口，检查裸线接触是否良好，是否有损伤等问题。
3.测试信号传输。
使用测试仪器的信号发生器功能，产生标准的HDMI信号，并通过HDMI线缆传输到待测试的设备上。
观察设备上是否正常显示视频和播放音频。
4.测试音频解码。
通过测试仪器的音频生成器功能，产生不同格式的音频信号，并通过HDMI线缆传输到待测试的设备上。
检查音频输出是否正常，声音是否清晰、无杂音等。
5.测试视频解码。
使用测试仪器的视频生成器功能，产生不同分辨率、不同色彩空间的视频信号，并通过HDMI线缆传输到待测试的设备上。
检查视频输出是否正常，图像是否清晰、色彩是否准确等。
6.测试带宽和延迟。
使用测试仪器的带宽和延迟测试功能，检测HDMI接口的传输带宽和延迟性能。
带宽测试可以通过传输不同分辨率、不同帧率的视频信号，检测传输带宽是否满足要求。
延迟测试可以通过传输一个特定的测试信号，并测量信号从输入到输出的延迟时间。
HDMI技术原理及测试介绍
DTS-HD主音頻
音頻口形同步
微型連接器
HDMI之上3D
HDMI之上4k
汽車連接器
HDMI以太網通道
音頻回傳通道
4k@50/60Hz
CEC擴展
雙畫面
多音頻流
21:9寬高比
動態自動聲畫同步
1.1
5/20/04 4.95
768kHz
1.2
8/22/05 4.95
768kHz
1.3
6/22/06 10.2
2002年4月，来自电子电器行业的7家公司——日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、 汤姆逊、東芝共同组建了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。
HDMI的架构如图一所示，送出TMDS信号的为Source端，而接收TMDS信 号的为sink端，最主要的连接有三对TMDS Data及一对TMDS CLK信号。当sink 端接上source端时，source侦测到HPD之后会通过DDC通道去读取sink设备EDID ROM里面的资料，资料主要包括sink端的能力或资讯，像是制造商的资讯、 制造日期或是sink端支持的解析度等，接着就会开始传输TMDS信号。
control/status
CEC HEAC Detect
Display data channel (DDC)
CEC Line Utility line HEAC通道是1.4規範新增的功能
HPD line
HDMI1.4傳輸原理圖
EDID ROM CEC
HEAC
High/Low
HDMI标准继续沿用了和DVI相同的，由Silicon Image公司发明的TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)最小化传输差分信号技术。
hdmi接口工作原理
hdmi接口工作原理
HDMI接口的工作原理是通过将音频和视频信号进行数字化，
然后通过一个传输线缆将数字信号传输到显示设备上。
具体地，HDMI接口使用了一对差分传输线（Differential Pair）来传输数字信号。
传输线上的信号为一系列连续的数字信号，其中每个信号分为高电平和低电平两种状态。
在发送器端，将音频和视频信号进行数字化，并将其编码为差分信号。
这个编码过程使用了一种叫做TMDS（Transition-Minimized Differential Signaling）的技术，可以最小化信号的传输中的电
磁辐射和传输误差。
接着，这些差分信号会通过HDMI传输线缆传输到接收器端。
在接收器端，差分信号会被解码，并还原成原始的音频和视频信号。
解码的过程也使用了TMDS技术来还原信号。
最后，
音频信号会被送入音频处理电路进行解码和处理，视频信号会被送入视频处理电路进行解码和处理，然后分别传输到音频输出设备和视频输出设备上。
总结起来，HDMI接口的工作原理可以简单概括为将音频和视
频信号进行数字化，然后通过差分传输线缆将数字信号传输到接收器端，并在接收器端进行解码和处理，最终将信号传输到显示设备上。
hdmi工作原理
hdmi工作原理
HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种数字音视
频接口标准，用于连接高清电视、电脑显示器、投影仪等设备。
它的工作原理可以简要概括如下：
1. 数字信号传输：HDMI使用数字信号传输，将音频和视频以
数字形式传输，并且不需要经过模数转换或数模转换过程。
这样可以避免信号丢失和降噪问题，提供更高质量的音视频体验。
2. TMDS编码：HDMI使用TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）技术对音视频信号进行编码。
TMDS通
过对信号进行差分传输，减小了信号间的干扰，提高了信号传输的稳定性和抗干扰能力。
3. 高带宽传输：HDMI采用高带宽传输，可以支持高分辨率的
视频和多声道的音频传输。
目前常见的HDMI版本包括
HDMI 1.4和HDMI 2.0，分别支持4K和8K的视频传输。
4. 多功能接口：HDMI不仅可以传输音视频信号，还可以支持
双向通信、传输设备间的控制命令，并且能够提供电源供电。
这样可以通过HDMI接口方便地实现音视频设备之间的连接
和互动。
总结起来，HDMI工作原理是通过数字信号传输、TMDS编码、高带宽传输以及多功能接口的设计，提供高清的音视频传输和设备间的互联互通。
HDMI热插拔检测原理
HDMI热插拔检测原理1.热插拔控制器：热插拔控制器是HDMI接口上的一个芯片，它负责识别HDMI连接线的插入和拔出动作。
当用户插入或拔出HDMI连接线时，热插拔控制器会通过检测连接线的电流变化来判断是否进行热插拔操作。
2.信号切换器：信号切换器是负责将输入信号切换输出到正确显示设备上的组件。
在HDMI接口上，信号切换器通常由多个独立的输入和输出通道组成，每个通道上都有一个独立的数据线和信号处理电路。
当用户插入HDMI连接线并选择相应的输入源时，热插拔控制器会检测到连接线的插入动作，并向信号切换器发送一个信号。
信号切换器会根据这个信号来切换输入通道，将输入信号传输到正确的输出通道上。
热插拔检测的原理如下：1.电流检测：在HDMI接口中，连接线上会有一定的电流通过。
当用户插入或拔出连接线时，连接线上的电流会发生变化。
热插拔控制器通过检测连接线的电流变化来判断是否进行热插拔操作。
2.信号切换：当热插拔控制器检测到连接线的插入或拔出动作后，会向信号切换器发送一个信号，告知其进行相应的输入切换操作。
信号切换器会根据这个信号来切换输入通道，将输入信号传输到正确的输出通道上。
3.通知显示设备：当信号切换器将输入信号传输到正确的输出通道上后，会向显示设备发送一个通知信号，告知其切换到相应的输入源。
通过以上的原理，系统可以实现HDMI热插拔检测功能。
无论是在插入或拔出HDMI连接线时，系统都能够自动识别并切换相应的输入源，而无需用户手动干预。
总结起来，HDMI热插拔检测的原理是通过热插拔控制器检测连接线的电流变化，然后通过信号切换器切换输入通道，并最终通知显示设备切换到相应的输入源。
这样可以实现在设备开启的情况下实现HDMI连接线的热插拔功能。
hdmi信号测试原理及方法
•DDC: Data Display Channel •CEC: Consumer Electronics Control •EDID: Extended Display Identification Data •CRU: Clock Recovery Unit •TMDS: Transition Minimized Differential Signaling
N1080A-H03 LF Breakout Board (DDC/CEC)
10
Automated source measurement software
Agilent N5399A HDMI source test software
1. Select test item 2. Set up test 3. Connect DUT
Benef • •
Higher speed • Up to 3.4Gb/s Deep color • Support 30-bit, 36-bit, 48-bit of color depth (vs. previous 24bit = 8bit each color (256 levels) Broader color space • Support new expanded xvYCC color space New mini connector • Can be used in HD camera and support smaller connectors Lip sync • Image and voice synchronization in home theatre and etc. (excluding TV and speaker system) New lossless audio format • Support Dolby TrueHD, DTS-HD voice formats
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data rate:2.97Gbps
HDMI的编码/解码方法
8bit to 10bit 2bit to 10bit 4bit to 10bit
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2009-9-21
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HDMI 1.4的新功能-HEAC
• •
HEAC: Ethernet and Audio Return Channel 高速以太网通讯
– – – – 提供双向的点对点通讯 建立高性能的家庭网络 比目前的CEC提供1000被以上的传输速率 使用被广泛应用的以太网技术
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数字音频流的传输
– – – – 提供 SPDIF (Sony/Philip Digital Interface) 格式的数字通道 由AV 控制中心提供多功能的音频处理 实现 32k/44.1k/48k 高采样率的音频质量 音频反向传输 (Sink to Source)
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2009-9-21
高速信号完整性工程师培训课程
TMDS Data与Clock的关系
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在每个TMDS时钟周期上发送10个数据位 TMDS 数据速率可以提高到340Mpps
– 数据速率理论上可以高达 1.65Gbps(1.2)，在实际应用中的最高速率是 1920*1080P/50Hz/24bit下是1.485Gbps – 数据速率可以高达 3.4Gbps(1.3),在实际应用中的最高速率是 1920*1080P/50Hz/48bit下是2.97Gbps – 在HDMI 1.4规范中实际应用的数据速率同样是2.97Gbps 4096*2160/24Hz/24bit
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Source差分测试（7-10）：眼图
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Source差分测试（7-9） ：时钟抖动
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测试TMDS的Clock信号相对于从数据中 恢复的理想时钟的抖动。 先从数据信号中进行时钟恢复
– 软件PLL算法获得理想时钟
Source差分测试（7-6） ：信号对间时间偏移
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找到 CTL控制 码型
– CTL encoding pattern 1101010100.
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同时捕获数据(0)和数据(1)的信号 识别每条数据通道上的码型 平均CTL码型每个上升沿和下降沿之间的 时间偏移
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比较时间偏移值和极限值 Tskew<0.2*Tpixel 所有Data-Data之间都要测量
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HEAC Sink
HEAC 定义的信号
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低幅度的以太网信号
– – – – 只有200mVp-p 相对于 1Vp-p 的普通以太网信号 差分200mVp-p 除了幅度以外，完全遵循以太网标准 125Mbps的 数据传输率
•
双向的以太网传输
– 支持发送和接收数据流 – 在收发器中内嵌混合堆叠电路
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以10GS/s速率采集的 16M时钟 (最小)
– 要求选项 2XL
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要求时钟抖动值《0.25Tbit
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Source差分测试（7-8） ：时钟占空比
1:
40%<Clock Duty Cycle<60%
2: 为了保证测试的客观性和可重复性，要求捕获多次触发的波形 (要求 >10,000个波形)来获得测试结果.
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Cables
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TVs, Monitors, Repeaters, etc.
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HDMI – 接口类型
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Type A:目前通用HDMI的接口 Type B：Dual Channel 的接口 Type C：Mini HDMI接口 Type D:Micro HDMI 接口（相对于Type C更加紧凑) Type E：汽车电子专用HDMI接口
差分
4 其它
单端
0协议 0EDID 0电容 0热插拔检测 0Ioff
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源端测试
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27MHz (or 25MHz), 74.25MHz,148.5MHz, and 222.75MHz,如果上述仍然不能涵盖最高分辨 率的话，另加Source支持的最高分辨率. 软件时钟恢复的算法形成眼图 f 要求软件 PLL的算法进行时钟恢复，对数据信号进行切割形成眼图 f 要求至少捕获16M采样点对信号进行分析
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共模的音频传输数据流
– – – – 数字音频流以共模信号的方式传输 400mVp-p 的幅度 支持32k/44.1k/48k 采样率的 SPDIF 格式的 (up to 6.144Mbps bit rate) 单向传输 (Sink device Æ Source device)
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High DC Offset
高清多媒体接口HDMI 原理及测试方法
HDMI – 设备类型
Source Devices
Cable Assemblies
Sink Devices
Rx
Tx
Receptacle Plug Plug Receptacle
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Set-top Boxes, DVDs, Repeaters, Gaming devices
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Source差分测试（7-4） : 上升/下降时间
1: 75ps≦Rise /Fall Time 2: 为了保证测试的客观性和可重复性，要求捕获多次触发的波形 (要求>10,000 个波形)来获得测试结果.
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大致估算： 1920X1080P 8bit :1920*1080*60*1.2*(24/24)=145MHz data rate:1.49Gbps 1920X1080P 48bit : 1920*1080*60*1.2*(48/24)=297MHz data rate:2.98Gbps 准确计算： 1920X1080P 48bit : 2220*1125*60*(48/24)=297Mhz 2.97Gbps是目前1.4规范中支持的最高数据速率
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HDMI1.3的原理框图
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HDMI1.4的原理框图
HEAC通道是1.4规范新增的功能
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HDMI Source 和 Sink的上电协商过程
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Source设备上电后会检测HPD是否被上拉到2V以上 Source 设备通过DDC(Display data channel)读取EDID的信息以确定Sink能支 持的分辩率。 Source设备检测TMDS信号是否被上拉到3.3V,有部分设备会检测所有的TMDS信 号被上拉才输出TMDS信号，部分设备必须要检测到Clock上拉才输出信号，部 分设备只要检测到某对TMDS被上拉即输出该上拉的TMDS. Source设备输出目前设置的分辩率的信号到Sink端。
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TMDS信号特性
3.3V
2.8V
+500mV
Sink提供3.3V的终结电压 -500mV
Hale Waihona Puke HDMI使用最小跳变差分信号(TMDS)技术，差分信号上拉电压为＋3.3 V，端 口阻抗为50欧姆，单端信号为400-600mV,标称为500mV,差分信号的逻辑摆幅 在800-1200mV之间，实际差分电压摆幅可以在150 mV - 1200 mV之间变化， 而且偏置电压是由Sink端提供的.
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Source单端测试（7-7） ：信号对内时间偏移
Skew < 0.15*Tbit;
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DPO技术，超高的波形捕获率
DSO
DPO
DPO技术可以实现25万次/秒的波形捕获率，当对波形的捕获次数有要求的测试项 目如Rise/Fall time,intra-pair skew,VL等项目进行测试时，示波器会自动打开DPO 功能，缩短测试时间，同时保证测试的客观性和可重复性。
– 对地有4V的共模偏置
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HEAC-HDMI Ethernet and Audio Return Channel
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高速串行信号的一致性测试的要求
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Harmonic dB
HDMI 1.3/1.4实际最高Data Rate=2.97Gbps, HDMI 1.2实际最高Data Rate=1.485Gbps • 对于HDMI 2.97Gbps,由于其是非归零码，基频为 2.97/2=1.485GHz,5次谐波为1.485*5=7.425GHz 规范推荐使用8Ghz示波器进行测试。 • 对于HDMI 1.485Gbps,5次谐波为3.7GHz • 规范推荐使用4Ghz示波器进行测试。
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Source差分测试（7-6） ：信号对间时间偏移
11 01 01 0100
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