HDMI（一）：TMDS

HDMI

高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI），是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送音频及视频信号。

HDMI 1.0 版本于 2002 年发布， 最高数据传输速度为 5Gbps；2013年发布的HDMI 2.0标准的理论带宽可达18Gbps； 而2017 年发布的 HDMI 2.1 标准的理论带宽可达 48Gbps。

从下图可以看到，每个数据都有两根信号线，并且有+和-，这就是差分数据，用两个差分信号线来减少干扰，提高稳定性，并且传输速度也会更快。

HDMI向下兼容DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口），DVI只能传输视频信号。

HDMI和DVI接口协议在物理层均使用TMDS标准传输音视频数据

在设计HDMI显示的时候，步骤如下：
1、先设计一个需要分辨率的VGA时序
2、编码
3、并串转化
4、差分输出

TMDS

TMDS，过渡调制差分信号，也被称为最小化传输差分信号。

TMDS中，有四个通道，三个TMDS数据通道和一个TMDS时钟通道。

三个数据通道用来发送所有和音视频数据有关的数据
时钟通道为接收端提供参考频率，方便解码。

HDMI默认使用RGB（RGB888）三个数据通道，当然也可以是亮度和色度信息（YCrCb，444或者422），三个数据通道每个通道都有像素数据、控制信号、辅助信号。

1、链接架构

通道0上传输的数据为：B分量的视频数据，行场同步信号、辅助信号（辅助数据包的头）
通道1上传输的数据为：G分量的视频数据，控制信号CTL0和CTL1、辅助信号（音频数据）
通道2上传输的数据为：R分量的视频数据，控制信号CTL2和CTL3、辅助信号（音频数据）

行同步信号用于告诉接收端一行像素数据是否结束，场同步信号用于告诉接收端一帧像素数据是否结束。

控制信号用于表明接下来是在传输视频数据（视频数据周期）还是辅助数据（数据岛周期）

2、数据周期

不同的数据在TMDS数据通道中在三种不同的周期中发送：视频数据周期（Video Data Period）、数据岛周期（Data Island period）、控制周期（Control period）。

视频数据周期：传输活动视频线的活动像素。
数据岛周期：音频和辅助数据通过一系列数据包传输。
控制周期：当没有视频、音频或辅助数据需要传输时，使用控制周期。
在非控制期间的任何两个周期之间需要一个控制周期。

其中的消隐就是VGA时序中的显示后沿和显示前沿以及同步。

同步时间、显示后沿、显示前沿、有效数据在VESA分辨率标准中可以查到
如果是640×480 60HZ，如图

一、编码过程

在TMDS传输标准中，不论是视频信号、控制信号还是辅助信号，都是以10bit的数据传输，所以需要对这三个信号进行编码，分别采用不同的编码方式。

1、视频数据编码

2、控制信号编码
控制信号用于控制传输视频数据还是音频数据
三个TMDS通道中的每个通道的两个控制信号编码如下

3、差错缩减编码（TERC4）
对辅助数据进行编码

二、操作模式

1、控制数据周期

控制周期用于前导的传输。接收也使用控制周期进行字符同步。

控制数据周期CTL仅仅有以下两种可能（如果是DVI接口，则全为0，因为只传视频数据）

2、数据岛周期

数据岛周期用于传输音频数据和辅助数据的数据包。

数据岛中的前两个数据字符是主保护带（GB），数据岛中的最后两个数据字符是追随保护带，一共两个保护带。

在数据岛之后，所有三个通道都恢复到发送控制字符


通道0的数据岛数据是一个包的头，另外两个通道都是正式的辅助数据

并且有以下可能值

3、视频数据周期
视频数据周期以一个2位的视频前导码开始，视频数据周期没有追随保护带，只有一个保护带。

三、并串转换（串行化）

由编码器产生的TMDS字符串被串行化以在TMDS数据信道上传输。 每个字符的最低有效位（q_out [0]）是要发送的第一位，最高有效位（q_out [9]）是最后一位。

四、差分输出

串行化、差分输出，都是可以使用原语实现，比起自己写，并且更加方便快速稳定