DDC（Display Data Channel）通道用于HDMI發(fā)送和接收端之間交換一些配置信息。發(fā)送端通過(guò)DDC通道，讀取接收端保存在EEPROM中的EDID數(shù)據(jù)，獲取接收端 的信息，確認(rèn)接收端終端顯示的設(shè)置和功能，決定跟接收端之間以什么格式傳輸音視頻數(shù)據(jù)。

CEC（Consumer Electronics Control）通道是可選通道。通過(guò)CEC通道，可以實(shí)現(xiàn)一些音視頻設(shè)備間的高級(jí)控制功能，比如支持視頻源和數(shù)字電視間的雙向通信，實(shí)現(xiàn)單鍵按下同時(shí)開(kāi)機(jī)、自動(dòng)上電、自動(dòng)信號(hào)路由、遠(yuǎn)程控制等功能。

圖1 HDMI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

E-EDID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

E-EDID是VESA組織定義的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是為PC顯示器設(shè)置的優(yōu)化顯示格式數(shù)據(jù)規(guī)范，它存儲(chǔ)在顯示器中專 用的EEPROM存儲(chǔ)器中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是128Byte， PC主機(jī)和顯示器通過(guò)DDC通道訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，以確定顯示器的顯示屬性，如分辨率、縱橫比等信息。此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被HDMI采用，在HDMI規(guī)范中，同 樣使用DDC通道訪問(wèn)EDID存儲(chǔ)器，以確定顯示設(shè)備的功能和屬性。

HDMI規(guī)范規(guī)定，EDID的第一個(gè)128Byte必須是符合EDID1.3 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，第二個(gè)128Byte必須是符合EIA/CEA-861B 的CEA EDID時(shí)序擴(kuò)展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

http://mzywqwq.blog.163.com/blog/static/958701220106191849334/

http://www.cnblogs.com/TaigaCon/p/3840653.html

HDMI，全稱為（High Definition Multimedia Interface）高清多媒體接口，主要用于傳輸高清音視頻信號(hào)。

HDMI引腳：

　　HDMI有A,B,C,D,E五種引腳類型，目前市面中比較常見(jiàn)的就是Type A：

其中

　　1-9?都是TMDS數(shù)據(jù)傳輸實(shí)際上用到的引腳，分為0,1,2三組

　　10-12?為TMDS時(shí)鐘信號(hào)，如當(dāng)前Video Timing為480p@60Hz（Htotal：800，Vtotal:525），則TMDS clock = 800x525x60 = 25.2MHz。TMDS clock就像是對(duì)像素的打包，一個(gè)clock分別在三個(gè)Channel傳輸一個(gè)像素的R、G、B（8bit）信號(hào)。

　　13?為CEC（consumer electronic control）類似一種擴(kuò)展的HDMI功能，供廠家自己定制HDMI消息，（比如說(shuō)你有一臺(tái)sony的DVD與TV，兩者用HDMI線接上，如果你用 TV的遙控器可以控制DVD，另DVD執(zhí)行某種功能，那么該功能的命令信號(hào)就是通過(guò)TV與DVD間的CEC引腳傳輸?shù)模?/p>

　　14?為保留引腳，未使用（或者也可以為CEC提供多一個(gè)引腳）

　　15-16?為I2C引腳，用于DDC（Display Data Channel，主要用于EDID與HDCP的傳輸）傳輸，具體可以查看。在HDMI的流程中，DDC通信幾乎是最先做的（前有Hotplug），因?yàn)镠DMI的主從兩個(gè)設(shè)備需要通過(guò)DDC來(lái)獲得他們對(duì)方設(shè)備的EDID，從而得到各種信息，并且通過(guò)比較timming以確定以后送出來(lái)的timming為最合適的

　　17?為接地引腳

? ??????18?為5v的AC引腳

　　19?為Hotplug（熱拔插）引腳（用于監(jiān)測(cè)HDMI設(shè)備有沒(méi)有存在，如果存在（Hotplug為high）那么可以通過(guò)DDC去讀EDID），HDMI 有規(guī)定在HDMI 5vAC斷電時(shí)source device可以讀reciever device的EDID，也就是需要Hotplug為High。其中有兩種Hotplug相關(guān)的情況會(huì)導(dǎo)致HDMI被識(shí)別為DVI：

　　Hotplug為High，不過(guò)EDID并沒(méi)有準(zhǔn)備好，那么信號(hào)源設(shè)備會(huì)由于無(wú)法讀到EDID而認(rèn)為接收設(shè)備為DVI，這樣會(huì)導(dǎo)致HDMI有圖像無(wú)聲的問(wèn)題。

　　Hotplug為L(zhǎng)ow，也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)源無(wú)法讀到EDID而認(rèn)為接收設(shè)備為DVI，從而導(dǎo)致HDMI有圖無(wú)聲

傳輸流程：

HDMI TMDS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型有三種（加上Hsync與Vsync就算4種）：

Preamble（控制信息），主要用于控制接下來(lái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是Data Island或者Video Data

Data Island（數(shù)據(jù)包），各種類型的包信息，包括音頻數(shù)據(jù)包，圖像信息包等

Video Data （視頻信息），視頻像素?cái)?shù)據(jù)，HDMI可以傳輸RGB與YUV兩種格式的像素?cái)?shù)據(jù)

還有Hsync與Vsync

　　HDMI的數(shù)據(jù)傳輸有TMDS0，TMDS1，TMDS2三個(gè)通道，每個(gè)通道的傳輸流程都是一樣的：

　　如果是8bit的數(shù)據(jù)進(jìn)入TMDS編碼器，得到抗干擾性強(qiáng)的10bit TMDS信號(hào)，然后再進(jìn)行串行化輸出；在接收端收到串行的HDMI信號(hào)后，進(jìn)行信號(hào)復(fù)原，得到10bit的TMDS信號(hào)，最后用TMDS解碼器解碼得到原來(lái)的8bit數(shù)據(jù)。

　　總體傳輸流程如下：

如果傳輸?shù)氖?b>Video Data，并且格式為RGB，那么會(huì)占用三個(gè)通道的所有24bit輸入，Channel0[7:0]用于傳輸B，Channel1[7:0]用于傳輸G，Channel2[7:0]用于傳輸R。

如果傳輸?shù)氖?b>Data Island，則占用三個(gè)通道共10bit輸入，Channel0[3:2]用于傳輸Data Island Header（包頭），Channel1[0:3]與Channel2[0:3]用于傳輸Data Island Content（包內(nèi)數(shù)據(jù)）。

如果傳輸?shù)氖?b>Preamble，則占用1，2兩個(gè)通道共4bit輸入，Channel1[1:0]與Channel2[1:0]分別為CTL0,CTL1,CTL2,CTL3，用于判斷接下來(lái)輸入的是Video Data或者Data Island

對(duì)于Hsync與VSync，會(huì)占用Channel0通道的兩個(gè)bit輸入，Channel0[0]為Hsync，Channel0[1]為Vsync

傳輸時(shí)期：

　　HDMI的TMDS數(shù)據(jù)傳輸可以分為三個(gè)傳輸時(shí)期：

Control Period期間會(huì)傳輸Hsync，Vsync，并且在該時(shí)期的最后階段會(huì)傳輸Preamble

Data Island Period期間會(huì)傳輸Data Island（數(shù)據(jù)包），也會(huì)有Hsync與Vsync

Video Data Period期間會(huì)傳輸Video Data（視頻像素?cái)?shù)據(jù)）

　　某幀的總體時(shí)期如下：

　　三個(gè)傳輸時(shí)期的過(guò)渡如下：

　　左邊是Control Period，傳輸有Hsync，Vsync與Preamble

　　中間是Data Island Period，傳輸有Hsync，Vsync，以及兩個(gè)Packet Header與Packet（每32個(gè)clock 一個(gè)packet）；另外Data Island的兩端會(huì)用Guard Band保護(hù)并隔開(kāi)Data Island的數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@個(gè)階段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大多是非常重要的，比如其中就有圖像分辨率，決定后面的Video Data數(shù)據(jù)的顯示方式

　　右邊是Video Data Island，傳輸視頻像素?cái)?shù)據(jù)，在該時(shí)期的開(kāi)頭也有Guard Band

Data Island Packet結(jié)構(gòu)

　　所有Data Island Packet都以32個(gè)時(shí)鐘脈沖為一個(gè)周期，也就是說(shuō)每32 clk傳輸一個(gè)包。

　　以上圖為例，

　包頭部是BCH block 4，由Channel0[2]傳輸，32clk表示有32bit，則為4byte，前三個(gè)byte為包頭，最后一byte為校驗(yàn)碼

　包體為BCH block 0,1,2,3，分別由Channel1，Channel2共8根線傳輸，共有24byte與6byte的校驗(yàn)碼

　Parity Bits校驗(yàn)碼是用于檢驗(yàn)HDMI Cable傳輸過(guò)程中是否發(fā)生了錯(cuò)誤，如果該P(yáng)acket在HDMI接收端校驗(yàn)錯(cuò)誤，如果只有一個(gè)bit的錯(cuò)誤，那么可以修正，超過(guò)1bit的錯(cuò)誤會(huì)被判 別為無(wú)效Packet（由于HDMI是一直在發(fā)送數(shù)據(jù)因此無(wú)法重發(fā)錯(cuò)誤Packet？）

所以說(shuō)，在接收端，在解完包之后，需要取出各個(gè)BCH block的Parity bit，進(jìn)行Calibration（校驗(yàn)）

　　Packet類型各種各樣，詳細(xì)請(qǐng)看HDMI Spec

Audio Clock

　　Audio的采樣率有44100,48000，192000等，是各種各樣，在HDMI傳輸時(shí)，Audio是PCM級(jí)（無(wú)壓縮）傳輸，把PCM數(shù)據(jù)打散到各個(gè)包內(nèi)，為了得到每個(gè)音頻幀的數(shù)據(jù)，也需要知道Audio的采樣率。HDMI中規(guī)定Audio的傳輸方式：

　　Audio采樣率fs重建依靠的主要參數(shù)為：

　TMDS Clock

　CTS

　N

　　在發(fā)送設(shè)備這端，已知參數(shù)有采樣率fs，視頻時(shí)鐘Video Clock(TMDS clock)，以及預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)N，求CTS:

CTS=N?fTMDS128×fx

　　在接收設(shè)備這端，TMDS clock通過(guò)硬件設(shè)備可以得到，N，與CTS通過(guò)Audio Packet傳輸過(guò)來(lái)，求fs:

128?fs=N×fTMDSCTS

在接收端為了保持fs的穩(wěn)定與精確，需要進(jìn)行鎖相，即用VCO（Voltage-controlled oscillator壓控振蕩器，通過(guò)電壓控制產(chǎn)生的頻率）產(chǎn)生合適的頻率，然后用PFD（Phase Frequency Detector）來(lái)鎖頻

　　1.　首先，由于VCO有個(gè)最佳的工作區(qū)域如（200MHz~500MHz），那么為了保證VCO在最佳工作頻率內(nèi)，我們可以從后倒推回來(lái)，先對(duì)輸出的fa128做乘法得到

fvco=fa128×S×S2

由于fa128只有那么幾種（44.1k，48k等），所以比較容易得到S與S2

2.　然后，為了更快進(jìn)行頻率匹配，需要對(duì)近來(lái)的頻率fx（就是晶振時(shí)鐘fcrystal）或者fv（pixel clock）做除法，也對(duì)fvco做除法，令兩個(gè)趨向相等。對(duì)于細(xì)微的區(qū)別可以用D Code 進(jìn)行修正

fvcoM=fxK

　　3.　最后做PFD鎖相

4.　第2,3步的反饋操作循環(huán)地進(jìn)行，最后可以得出比較穩(wěn)定的fvco

　　5.　最終得到

fa128=fvcoS×S2

HotPlug

　　HotPlug即熱拔插，當(dāng)接上接口時(shí)就可以判定設(shè)備是否存在，以進(jìn)行后續(xù)工作。

　　HDMI source device會(huì)監(jiān)測(cè)receiver device的Hotplug端口，如果Hotplug為High，則證明設(shè)備可以工作，然后去讀取DCC，如果為low，則證明設(shè)備已斷開(kāi)

　　HDMI規(guī)定，HDMI 的5v引腳斷電時(shí)，需要去讀DCC，即需要保證Hotplug為high

　　Hotplug接法：

　　上面用5V引腳進(jìn)行供電，當(dāng)5V電源斷開(kāi)時(shí)，會(huì)有5v的電壓回灌給HDMI HPD與Hotplug，這時(shí)HPD偵測(cè)到5V電壓（High），就可以過(guò)來(lái)讀EDID。不過(guò)這樣做有一個(gè)缺點(diǎn)，5V電壓會(huì)沖擊Hotplug，一旦 Hotplug引腳無(wú)法承受5V電壓的回灌，會(huì)被打穿，那么HPD就只能偵測(cè)到low。

　　上面用的是額外的GPIO引腳加上三極管控制HDMI HPD為0還是1，如果HDMI0_HPD_CTL輸出0，那么三極管斷開(kāi)，HDMI0_HPD偵測(cè)到High，如果HDMI0_HPD_CTL輸出1，那么三極管打通，HDMI0_HPD偵測(cè)到low。

HDMI Receiver

　　例如像TV這種就是HDMI的接收端，那么HDMI接收端需要做些什么東西。

　　HDMI可以接收到的有三個(gè)通道的TMDS Data，TMDS Clock，可以設(shè)置Hotplug，還有DCC傳輸用的I2C引腳。上面已經(jīng)講了TMDS Data，與設(shè)置Hotplug，接下來(lái)分析TMDS Clock。

　　TMDS Clock 就是Pixel Clock，即一個(gè)像素點(diǎn)所用的時(shí)鐘頻率。TMDS Clock通過(guò)clk 引腳傳輸?shù)浇邮斩耍墙邮斩瞬⒉磺宄l(fā)送端發(fā)過(guò)來(lái)的TMDS Clock 頻率為多少，因此需要通過(guò)Phy（HDMI硬件頻率設(shè)置部分？）來(lái)進(jìn)行鎖相得到。但是由于HDMI頻寬太寬（480P@60Hz為 25.2MHz，1080P@60Hz為162MHz，甚至還有高達(dá)340MHz的），一般VCO（壓控振蕩器，通過(guò)電壓控制產(chǎn)生的頻率）無(wú)法覆蓋這么大 的范圍，因此需要分頻帶來(lái)設(shè)置Phy：

　　先偵測(cè)輸入頻率落在哪個(gè)頻帶，然后根據(jù)不同頻帶做不同設(shè)置。

　　用TV產(chǎn)生的晶振來(lái)數(shù)count，數(shù)得count后就知道TDMS Clock了

fcrystal=count×fTMDS？？

　　或者用1024個(gè)TMDS Clock來(lái)數(shù)晶振個(gè)數(shù)

1024×fTMDS=count×fcrystal？？

　　由于視頻信號(hào)從RGB個(gè)8bit通過(guò)TMDS編碼后變成了10bit，然后又串行化，所以實(shí)際用于接收TMDS Data所用的時(shí)鐘應(yīng)該為：

fReceiveClock=10×fTMDS

　　另外ReceiveClock也可以不用直接采用上面的乘法，而是采用TMDSClock為參考、硬件鎖相的方法來(lái)得到。

　　得到ReceiveClock后就可以去設(shè)置頻率PLL，然后對(duì)三個(gè)通道進(jìn)行采樣得到TMDS Data。

Timming Detect

在Receiver端還有需要進(jìn)行Timming Detect，因?yàn)槿绻O(shè)備可以支持（如chroma），HDMI可以自由更換Timming，而當(dāng)Timming更換了之后，Receiver需要重新 設(shè)定Phy。因此，通過(guò)偵測(cè)頻率的改變來(lái)檢測(cè)是否更換了Timing是必要的。一般會(huì)有一個(gè)中斷服務(wù)（或循環(huán)）線程來(lái)偵測(cè)頻率的改變，一旦頻率改變后，該 進(jìn)程會(huì)通知重新設(shè)定Phy，保證HDMI的正確運(yùn)行

HDMI版權(quán)內(nèi)容保護(hù)之HDCP

　　HDCP通過(guò)DDC傳輸

　　HDCP主要用于版權(quán)視頻的保護(hù)，舉例來(lái)說(shuō)，如果有一臺(tái)藍(lán)光DVD播放機(jī)可以 播放blueray DVD，并且該DVD已經(jīng)獲得HDCP授權(quán)，你現(xiàn)在想把該DVD影像輸出到某臺(tái)TV，但是該TV沒(méi)有獲得HDCP授權(quán)，那么該TV可能就沒(méi)法播放影像，或 者播放質(zhì)量下降，如出現(xiàn)雪花，圖像從1080p變?yōu)?80p，或者沒(méi)有聲音，都有可能。

　　HDCP是靠?jī)蓚€(gè)設(shè)備的交互進(jìn)行HDCP授權(quán)認(rèn)證的，認(rèn)證流程如下

1. Transmitter會(huì)發(fā)送一個(gè)key An（64bit）與Aksv（key selection vector 40bit）給Receiver

2. Receiver接收到An后，也會(huì)發(fā)送一個(gè)Bkvs以及REPEATER（表明B設(shè)備是否為Repeater設(shè)備）給Transmitter

3. Transmitter開(kāi)始HDCP認(rèn)證碼算法：

　　　　　　要理解算法，首先我們需要知道ksv是用來(lái)干嘛的

在每個(gè)HDMI設(shè)備內(nèi)部，都會(huì)保存40組64bit的key，key[40]

40bit的kvs，每一個(gè)bit都是一個(gè)索引，當(dāng)kvs的某一位n為1時(shí)，會(huì)把key[n]取出來(lái)，

把所有的key[n]相加，得到km，

4. Receiver也會(huì)做HDCP認(rèn)證碼算法這個(gè)步驟得到km'

5. Transmitter與Receiver都會(huì)用km\km'去做hdcpBlkCipher，得到一個(gè)值R0與R0'

6. 100ms后Receiver把R0'發(fā)送到Transmitter與R0做比較，相等則認(rèn)為認(rèn)證完畢。當(dāng)然km = km'才能保證R0 = R0'。

7.此后的每一幀，Transmitter與Receiver都會(huì)運(yùn)行一次hdcpBlockCipher，不過(guò)參數(shù)為上次生成的Ks與M，生成的新參數(shù)為Ks,M,T

8. 在第128幀的時(shí)候，另R = T

9. 在間隔第一次通信的2s后，再次進(jìn)行認(rèn)證

10. 后續(xù)都采用7,8,9這三個(gè)步驟進(jìn)行迭代認(rèn)證

　　此外HDMI自1.1后還支持一個(gè)更快速與頻繁的認(rèn)證方式

　　就是上方設(shè)備通信圖的下半部分

1. 在每第16的倍數(shù)幀，用T與當(dāng)前幀的Channel0的0像素做異或得到Pj

2. Channel0的0像素到達(dá)Receiver后，也與Receiver的T‘做異或得到P'j

3. Receiver把P'j發(fā)送到Transmitter，與Pj做比較，相同則通過(guò)認(rèn)證

　　了解HDCP對(duì)于處理HDMI的異?，F(xiàn)象很有幫助，比如說(shuō)如果時(shí)而出現(xiàn)雪花，有可能是信號(hào)不好導(dǎo)致Channel0的0像素出錯(cuò)，從而第二階段的認(rèn)證有時(shí)會(huì)不成功...

HDMI Receiver總流程

1. 提取與分割10bit的TMDS串行數(shù)據(jù)

2. 10bit的數(shù)據(jù)，通過(guò)不同線路進(jìn)來(lái)的，判斷是那種類型的：DE，Data Island，RGB，Hs，Vs，Ctrl

3. TMDS解碼

4. HDCP解碼，同時(shí)Hs，Vs，DE做delay

5. RGB與DE，Hs，Vs...

6. BCH解碼得到Packet，錯(cuò)誤驗(yàn)證

7. Packet含義解析

8. 如果是信息，則存到內(nèi)存

9. 如果是Audio Data，生成采樣頻率

10. Audio輸出

HDCP

HDCP是高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)，TMDS訊號(hào)要經(jīng)過(guò)HDCP加密，保證數(shù)字訊號(hào)不能輕易被復(fù)制。

8b/10b

8b/10b是一個(gè)數(shù)字化處理方法，是由IBM最先提出的專利，現(xiàn)在其專利已經(jīng)超出保護(hù)期，成為了一個(gè)公眾技術(shù)，其目的是提高數(shù)字訊號(hào)的抗電磁干擾（EMI）能力，提高訊號(hào)的準(zhǔn)確性；工作方式簡(jiǎn)單說(shuō)，就是將8個(gè)0、1組成的數(shù)字訊號(hào)，重新編碼，前5個(gè)重編成6個(gè)，后3個(gè)重編成4個(gè)，經(jīng)過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換，將8個(gè)一組的數(shù)字訊號(hào)轉(zhuǎn)換成10個(gè)一組。傳輸完成后，接收端再進(jìn)行反編譯，將數(shù)字訊號(hào)還原。