显示器的接口类型.docx
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显示器的接口类型
显示器的接口类型
编著:
董恒
目录:
显示器接口知识
第一部份(显示器的模拟输入接口介绍)
第一章液晶显示器的输入接口类型
第二章液晶显示器的输入接口VGA标准
第二部份(显示器的数字输入接口介绍)
第三章液晶显示器的输入接口DVI标准
第四章液晶显示器的输入接口HDMI标准
第五章液晶显示器的输入接口DP标准
第六章液晶显示器的输入接口展望
注:
1.资料仅供内部参考,假设有错误或需改善的地方,请指正.
2.对DP进行了更新。
文章参考资料:
标准
Displayport标准
HDMI标准
摘要:
自从电脑诞生以来,显示器作为电脑的重要硬件之一,一直跟从着电脑的更新换代而不断的技术创新。
从初期的CRT显示器到液晶显示器再到最新的OLED显示。
同时,显示器的输入接口也从模拟到数字,再到高速的数字传输接口。
全新的接口标准,如HDMI接口,DP接口。
到2009年末,DisplayPort已经大量应用在市场上的显示器,愈来愈受到用户的青睐。
关键词:
显示器,接口,HDMI,DP
第一部份(显示器的输入接口介绍)
第一章液晶显示器的输入接口类型
LCD(LiquidCrystalDisplay),关于许多的用户而言可能是一个并非算新鲜的名词了,只是这种技术存在的历史可能远远超过了咱们的想像-早在19世纪末,奥地利植物学家就发觉了液晶,即液态的晶体,也确实是说一种物质同时具有了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性。
在电场的作用下,液晶分子的排列会产生转变。
从而阻碍到它的光学性质,这种现象叫做电光效应。
利用液晶的电光效应,英国科学家在上世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。
今天的液晶显示器中普遍采纳的是定线状液晶,若是咱们微观去看它,会发觉它特象棉花棒。
与传统的CRT相较,LCD不但体积小,厚度薄(目前英寸的整机厚度可做到只有5厘米),重量轻、耗能少(1到10微瓦/平方厘米)、工作电压低(到6V)且无辐射,无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。
由于优势众多,LCD从1998年开始进入台式机应用领域。
显示器的输入信号依照传输方式分为两大类,一类是模拟信号,另外即是数字信号。
显示器的接口是指显示器和主机之间的接口,模拟接口通常有VGA,AV端子,S-端子。
数字接通常有DVI、HDMI和DP三种。
15针D-Sub输入接口:
也叫VGA接口,CRT彩显因为设计制造上的缘故,只能同意模拟信号输入,最大体的包括R\G\B\H\V(别离为红、绿、蓝、行、场)5个分量,不管以何种类型的接口接入,其信号中至少包括以上这5个分量。
大多数PC机显卡最普遍的接口为D-15,即D形三排15针插口,其中有一些是无用的,连接利用的信号线上也是空缺的。
除这5个必不可少的分量外,最重要的是在96年以后的彩显中还增加入DDC数据分量,用于读取显示器EPROM中记载的有关彩显品牌、型号、生产日期、序列号、指标参数等信息内容,以实现WINDOWS所要求的PnP(即插即用)功能。
AV端子:
也称复合视频端子,通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口,它通常采纳RCA(俗称莲花头)进行连接,利历时只需要将带莲花头的标准AV线缆与相应接口连接起来即可。
AV接话柄现了音频和视频的分离传输,这就幸免了因为音/视频混合干扰而致使的图像质量下降,但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号,仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像,这种先混合再分离的进程必然会造成色彩信号的损失,色度信号和亮度信号也会有专门大的机遇彼此干扰从而阻碍最终输出的图像质量。
AV还具有必然生命力,但由于它本身Y/C混合这一不可克服的缺点因此无法在一些追求视觉极限的场合中利用。
S端子也是超级常见的端子,其全称是SeparateVideo,也称为SUPERVIDEO。
S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格,S指的是“SEPARATE(分离)”,它将亮度和色度分离输出,幸免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的彼此干扰。
S端子事实上是一种五芯接口,由两路视亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。
同AV接口相较,由于它再也不进行Y/C混合传输,因此也就无需再进行亮色分离和解码工作,而且利用各自独立的传输通道在专门大程度上幸免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真,极大地提高了图像的清楚度。
但S-Video仍要将两路色差信号(CrCb)混合为一路色度信号C,进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处置,如此多少仍会带来必然信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发觉)。
而且由于CrCb的混合致使色度信号的带宽也有必然的限制,因此S-Video尽管已经比较优秀,但离完美还相去甚远。
S-Video虽不是最好的,但考虑到目前的市场状况和综合本钱等其它因素,它仍是应用最普遍的视频接口之一。
DVI数字输入接口:
DVI(DigitalVisualInterface,数字视频接口)是最近几年来随着数字化显示设备的进展而进展起来的一种显示接口。
一般的模拟RGB接口在显示进程中,第一要在运算机的显卡中通过数字/模拟转换,将数字信号转换为模拟信号传输到显示设备中,而在数字化显示设备中,又要经模拟/数字转换将模拟信号转换成数字信号,然后显示。
在通过2次转换后,不可幸免地造成了一些信息的丢失,对图像质量也有必然阻碍。
而DVI接口中,运算机直接以数字信号的方式将显示信息传送到显示设备中,幸免了2次转换进程,因此从理论上讲,采纳DVI接口的显示设备的图像质量要更好。
另外DVI接话柄现了真正的即插即用和热插拔,免去在连接进程中需关闭运算机和显示设备的麻烦。
此刻很多液晶显示器都采纳该接口,CRT显示器利用DVI接口的比例比较少。
需要说明的是,此刻有些液晶显示器的DVI接口能够支持HDCP协议,为看有版权的高清电影电视打下基础。
HDMI数字输入接口:
HDMI的英文全称是“HighDefinitionMultimedia”,中文的意思是高清楚度多媒体接口。
HDMI接口能够提供高达5Gbps的数据传输带宽,能够传送无紧缩的音频信号及高分辨率视频信号。
同时无需在信号传送前进行数/模或模/数转换,能够保证最高质量的影音信号传送。
应用HDMI的益处是:
只需要一条HDMI线,即能够同时传送影音信号,而不像此刻需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数/模或模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。
对消费者而言,HDMI技术不仅能提供清楚的画质,而且由于音频/视频采纳同一电缆,大大简化了家庭影院系统的安装。
HDMI接口支持HDCP协议,为看有版权的高清电影电视打下基础。
DisplayPort接口将会是以后显示设备的要紧接口标准,将完全取代现今的DVI与VGA,乃至HDMI。
相关于目前最先进的HDMI接口来讲,DisplayPort有着更多的优势和更大的传输带宽,而且从可扩展性和外围设备兼容方面要远远强于HDMI接口;本钱方面,DisplayPort不仅能够直接驱动面板,节省大量的电路费用和空间,而且该标准完全开放,并非需要支付如HDMI接口所涉及到的版权费用。
到2020年末或2020年,DisplayPort已经大量应用在市场上的显示器,愈来愈受到用户的青睐。
除以上常见的接口外,还有一种ADC接口,是苹果机显示器的专用接口。
最大的特点是数据线和电源线做在一路,如此显示器就只需一根线,知足苹果电脑清爽时尚的风格。
第二章液晶显示器的模拟输入接口VGA标准
技术简介
VGA(VideoGraphicsArray)是IBM在1987年随PS/2机一路推出的一种视频传输标准,具有高、显示速度快、颜色丰硕等优势,在彩色显示器领域取得了普遍的应用。
VGA是于提出的一个利用模拟信号的电脑显示标准,VGA最先指的是显示器640X480这种显示模式,VGA的英文全称是VideoGraphicArray,也叫显示画图阵列。
VGA公插头(通常位于显示器侧)
VGA技术的应用还要紧基于VGA显示卡的运算机、笔记本等设备,而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要利用运算机的设备上,VGA技术的应用却很少见到。
本文对VGA显示的实现方式进行了研究。
基于这种设计方式的嵌入式VGA显示系统,能够在不利用VGA显示卡和运算机的情形下,实现VGA图像的显示和操纵。
系统具有本钱低、结构简单、应用灵活的优势,可普遍应用于超市、车站、飞机场等公开场合的广告宣传和提示信息显示,也可应用于工厂车间生产进程中的操作信息显示,还能以形式应用于日常生活。
VGA的特点
VGA显示与VGA时序实现
通用VGA显示卡系统要紧由操纵电路、显示缓存区和视频程序三个部份组成。
操纵电路如图1所示。
操纵电路要紧完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D/A转换等功能;显示缓冲区提供显示数据缓存空间;视频BIOS作为操纵程序固化在显示卡的ROM中。
VGA时序分析
通过对VGA显示卡大体工作原理的分析可知,要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题,其中关键仍是如何实现VGA时序。
VGA的标准参考显示时序如图2所示。
行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Synca)、显示后沿(Backporchb)、显示时序段(Displayintervalc)和显示前沿(Frontporchd)四个部份。
几种经常使用模式的时序参数如表1所示。
VGA时序实现
第一,依照刷新频率确信主时钟频率,然后由主时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数,再把表1中给出的a、b、c、d各时序段的时刻依照主计数脉冲源频率折算成时钟周期数。
在CPLD中利用计数器和RS触发器,以计算出的各时序段时钟周期数为基准,产生不同宽度和周期的脉冲信号,再利用它们的逻辑组合组成图2中的a、b、c、d各时序段和D/A的空白信号BLANK和同步信号SYNC。
读SRAM地址的产生方式
主时钟作为点计数脉冲信号,同时提供显存SRAM的读信号和D/A转换时钟,它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的低位地址。
行同步信号作为行数计数脉冲信号,它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的高位地址。
由于采纳两片SRAM,因此最高位地址作为SRAM的片选利用。
由于信号通过CPLD内部逻辑器件时存在必然的时刻延迟,在CPLD产生地址和读信号读取数据时,读信号、地址信号和数据信号不能知足SRAM读数据的时序要求。
能够利用硬件电路对读信号进行必然的时序调整,使各信号之间能够知足读SRAM和为DAC输入数据的时序要求。
数据源及其接口
要提高VGA显示的效率,就要不断更新数据,同时还要保证明时性,因此需要超级高的接口速度。
VGA显示卡虽可达到100Mbps的数据更新速度,可是一样设备、专门是嵌入式设备达不到这么高的速度,而且大多数情形下也不需要这么高的数据更新率。
目前经常使用接口为EPP接口、USB接口、TCP/IP、RS232C/485等。
其中TCP/IP、EPP接口和USB接口是基于运算机的,速度较快;TCP/IP、RS232C/485是基于网络通信的接口,其中RS485速度虽慢,但应用普遍且容易实现远程操纵。
在数据源为低速接口时,能够考虑采纳Flash或SM存储卡等预先存储一些经常使用的图像显示数据和字库文件,在更新数据时直接应用这些数据,从而加速显示缓存的更新速度。
如此既能知足高分辨率图像的显示,又能知足文字信息数据的快速更新。
刚时为了存储更多的图像,能够先存储JPEG格式图像,再由操纵器解码成BMP位图图像后送到显示缓存显示,如此就相对扩展了Flash的存储空间。
同时,由于图像的解码速度要大大快于数据源接口的速度,也就相应提高了显示缓存的数据更新速度。
由各功能单元组成的VGA显示硬件结构框图如图3所示。
若是VGA显示真彩色BMP图像,那么要R、G、B三个分量各8位,即24位表示一个像素值,很多情形下还采纳32位表示一个像素值。
为了节省显存的存储空间,可采纳高彩色图像,即每一个像素值由16位表示,R、G、B三个分量别离利用5位、6位、5位,比数据量减少一半,同时又能知足显示成效。
在模拟显示方式中,将待显示的数字..B信号(8bit并行信号)在显卡中通过D/A转换成模拟信号,传输后进入显示器,经处置后驱动..B电子枪,显示到荧光屏上,整个进程是模拟的。
而数字显示方式不同,模拟的信号抵达显示设备后(LCD或DLP,PDP等)通过A/D处置,转换为数字信号,随后由数字信号在TFTLCDsourcedriver中通过DAC转换变成模拟信号操纵液晶板透射或反射光线或DMD晶片反射光线或由等离子体发光,达到显示的成效。
在那个进程中明显地存在一个由数字→模拟→数字→模拟的转换进程,信号损失较大(一次A/D,D/A进程将在频谱上损失6dB,带宽最大保留为像素时钟的1/2),而且会存在诸如拖尾,模糊,重影等传输问题。
VGA的引脚概念
DSUBCONNECTORS
R,G,B,H,V/DDC
:
Monitorrearside/DataCable
:
15-pinD-sub
Pin–Assignmentof15-pinD-sub:
1
RedVideo
9
+5v
2
GreenVideo
10
LogicGround
3
BlueVideo
11
Ground
4
Ground
12
DDC-SerialData
5
DetectorPin
13
H-Sync.
6
RedGround
14
V-Sync.
7
GreenGround
15
DDC-SerialClock
8
BlueGround
第二部份(显示器的数字输入接口介绍)
第三章液晶显示器的模拟输入接口DVI标准
DVI(DigitalVisualInterface),即数字视频接口。
它是1999年由SiliconImage、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司一起组成DDWG(DigitalDisplayWorkingGroup,数字显示工作组)推出的接口标准。
技术简介
是以SiliconImage公司的PanalLink接口技术为
DVI基础,基于(TransitionMinimizedDifferentialSignaling,最小化传输差分信号)电子协议作为大体电气连接。
TMDS是一种微分信号机制,能够将象素数据编码,并通过串行连接传递。
显卡产生的由发送器依照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器,通过解码送给数字显示设备。
一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。
传送器是信号的来源,可之内建在显卡中,也能够以附加芯片的形式出此刻显卡上;而接收器那么是显示器上的一块电路,它能够同意数字信号,将其解码并传递到数字显示电路中,通过这二者,显卡发出的信号成为显示器上的图象。
DVI接口分类
一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚
各类接口示用意,DVI-D接口示用意
其中右上角的一个针脚为空,不兼容模拟信号,即为DVI-D接口。
另外一种那么是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。
兼容模拟信号并非意味着的接口接口能够连接在DVI-I接口上,而是必需通过一个转换接头才能利用,一样采纳这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
DVI信号,HDCP信号和HDMI信号针对VGA信号而言,若是排除各类协议的话,信号通道本质是一致的,都是DVI信号。
因此先介绍DVI信号的特点。
当前带有数字接口的运算机显卡已经相当普遍,乃至笔记本电脑也配备了DVI接口,显示设备中也是愈来愈多的设备带有数字信号接口,因此数字→数字方式的应用环境已经成熟。
DVI原理上是将待显示的数字信号与信号进行组合编码,每一个像素点按10bit的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换,把编码后的..B数字串行码流与像素时钟等4个信号依照平稳方式进行传输,其每路码流速度为原像素点时钟的10倍,以1024×768×70的分辨率为例,码流时钟为70MHz×10,折合为。
一样的码流在到之间。
DVI有和两种标准,其中仅用了其中的一组信号传输信道,传输图像的最高像素时钟为165M(1600RGB*1200@60Hz,UXGA),信道中的最高信号传输码流为。
那么用了全数的两组信号传输信道,传输图像的最高像素时钟为330M,每组信道中的最高信号传输码流也为。
在显示设备中,目前尚未的应用,因此本文所讨论的DVI都是指标准。
DVI接口的优势
考虑到兼容性问题,目前显卡一样会采纳DVD-I接口,如此能够通过转换接头连接到一般的VGA接口。
而带有DVI接口的显示器一样利用DVI-D接口,因为如此的显示器一样也带有VGA接口,因此不需要带有模拟信号的DVI-I接口。
固然也有少数例外,有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。
显示设备采纳DVI接口具有要紧有以下两大优势:
速度快
DVI传输的是数字信号,数字图像信息不需通过任何转换,就会直接被传送到显示设备上,因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换进程,大大节省了时刻,因此它的速度更快,有效排除拖影现象,而且利用DVI进行数据传输,信号没有衰减,色彩更纯净,更传神。
画面清楚
运算机内部传输的是二进制的数字信号,利用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A(数字/模拟)转换器转变成R、G、B三原色信号和行、场同步信号,这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D(模拟/数字)转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。
在上述的D/A、A/D转换和信号传输进程中不可幸免会显现信号的损失和受到干扰,致使图像显现失真乃至显示错误,而DVI接口无需进行这些转换,幸免了信号的损失,使图像的清楚度和细节表现力都取得了大大提高。
最后,DVI接口能够支持HDCP协议,为以后看带版权的高清视频打下基础。
只是要想让显卡支持HDCP,光有DVI接口是不行的,需要加装专用的芯片,还要交纳不斐的HDCP认证费,因此目前真正支持HDCP协议的显卡还不多。
HDCP是High-bandwidthDigitalContentProtection的缩写,中文可称作“HDCP数字内容爱惜”。
HDCP技术是由好莱坞与半导体界巨人Intel合作发开,它能够实际运用在显卡、DVD播放机等传输端,和显示器、电视机、投影机的接收端之间。
是高清电影、电视节目的重要反盗版技术,不支持HDCP协议的显示器无法正常播放有版权的高清节目。
DVD以后的高清电影节目采纳了HDCP和AACS反盗版技术,蓝光和HDDVD都利用了这种反盗版技术,高清电视(HDTV)也会利用。
利用了HDCP和AACS反盗版技术后电影节目只能在支持HDCP的设备上正常播放,不然只能看到黑屏显示或低画质显示(清楚度大约只有正常的四分之一),也就便失去了高清的价值。
其中AACS是加密技术,同时被用在HDDVD和蓝光光盘当中,爱惜光盘中的视频内容无法正常复制出来在其它地址播放。
而HDCP协议是用来避免视频内容在传输的进程被完整的复制下来。
这种技术并非是让数字讯号无法被不合法的录制下来,而是将数字讯号进行加密,让不合法的录制方式,无法达到原有的高分辨率画质。
例如蓝光影碟机在播放高清碟片时无法同时录下清楚的节目,在运算机上播放碟片时无法清楚的录制显示器上的节目。
HDCP从始到终都爱惜视频信号,也确实是说整套播放系统中每一个环节都必需支持HDCP协议,若是显示器不支持HDCP协议,那么就无法正常播放高清节目,只能看到黑屏或低画质的节目。
要支持HDCP协议,必需利用DVI、HDMI等数字视频接口,传统的VGA等模拟信号接口无法支持HDCP协议。
当利用VGA等模拟信号接口时,画面就会下降成为低画质,或提示无法播放,从而失去高清的意义,避免了盗版。
需要说明的是,HDMI接口内嵌了HDCP协议,带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议。
可是并非是带DVI接口的液晶显示器都支持HDCP协议,必需通过带有相应硬件芯片,通过认证的显示器才行。
在电脑平台上受到HDCP技术爱惜的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP驱动(认证输出爱惜协议)第一验证显卡,只有合法的显卡才能实现内容输出,随后要认证显示设备的密钥,只有符合HDCP要求的设备才能够最终显示显卡传送来的内容。
HDCP传输进程中,发送端和同意端都存储一个可用密钥集,这些密钥都是秘密存储,发送端和同意端都依照密钥进行加密解密运算,如此的运算中还要加入一个专门的值KSV(视频加密密钥)。
同时HDCP的每一个设备会有一个唯一的KSV序列号,发送端和同意端的密码处置单元会查对对方的KSV值,以确保连接是合法的。
HDCP的加密进程会对每一个像素进行处置,使得画面变得毫无规律、无法识别,只有确认同步后的发送端和同意端才可能进行逆向处置,完成数据的还原。
在解密进程中,HDCP系统会每2秒中进行一次连接确认,同时每128帧画面进行一次发送端和同意端同步识别码,确保连接的同步。
为了应付密钥泄漏的情形,HDCP专门成立了“撤销密钥”机制。
每一个设备的密钥集KSV值都是唯一的,HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找,出此刻列表中的KSV将被认做非法,致使认证进程的失败。
那个地址的撤销密钥列表将包括在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。
可见要想在运算机上播放有版权的高清节目,不论是HDTV、蓝光仍是HDDVD碟片,都要求显示器和显卡支持HDCP协议。
只是厂商要为产品打上HDCP的Logo,那么需要支付必然的认证费用,还要增加硬件芯片,显然提高了本钱,目前只有部份产品通过认证。
由于高清节目会慢慢普及,HDCP已成定局,因此支持HDCP协议的设备也会愈来愈多。
DVI引脚概念
DVI-D
Pin–Assignmentof24-pinDVI-D:
1
TMDSdata2-
14
+5VPower
2
TMDSdata2+
15
GND(returnfor+5v,Hsync,Vsync)
3
TMDSdata2/4Shield
16
HotPlugDetect
4
TMDSdata4-
17
TMDSdata0-
5
TMDSdata4+
18
TMDSdata0+
6
DDCClock
19
TMDSdata0/5Shield
7
DDCData
20
TMDSdata5-
8
AnalogVerticalSync
21
TMDSdata5+
9
TMDSdata1-
22
TMDSClockShield
10
TMDSdata1+
23
TMDSClock+
11
TMDSdata1/3Shield
24
TMDSClock-
12
TMDSdata3-
13
TMDSdata3+
第四章液晶显示器的输入接口HDMI标准
2002年的4月,日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。
2002年岁末,高清楚数字多媒体接口(High-definitionDigitalMultimediaInt
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