数字视频接口——DVI 1.0

来源：电子技术应用 作者：冯永茂 丁铁夫 王瑞光 陈 宇 摘要：介绍了新型数字视频接口的发展背景和技术优势，详细分析了ｄｖｉ １．０的通信协议、ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的链路构成、信号特性、编码及解码算法，特别针对实际应用，分析了ｄｖｉ接口的时钟构成，最后就显示相关的ｄｄｃ、ｅｄｉｄ、ｈｐｄ等协议进行了简单介绍。 关键词： 数字视频接口（dvi） 最小变换差分信号（ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．） 信号编码 锁相环 １ 背景介绍二十一世纪刚刚显现第一缕曙光，正当人们享受着以摩尔定律递增的高速微处理器时，一种新型的视频接口技术将带给人们更加绚丽多彩的视觉感受。这就是业界刚刚发展起来的ｄｖｉ?ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｓｕａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?数字视频接口技术。随着以ｌｃｄ为代表的数字平板显示技术的飞速发展，ｄｖｉ必将迅速成为计算机显示的标准视频接口。 随着对绿色显示观念的倡导，ｃｒｔ显示已由球面发展到柱面，又从柱面发展到纯平显示，人们对屏幕刷新率和图像几何失真要求愈来愈高，传统模拟ｖｇａ视频接口＋ｃｒｔ或ｌｃｄ显示器的图像显示能力越来越捉襟见肘。制造成本的不断降低，使ｌｃｄ等平板显示技术已逐步取代传统的ｃｒｔ显示器成为ｐｃ机显示器的主流。由于要与传统的ｖｇａ模拟接口兼容，其内部不得不内置一级ａｄｃ?数模转换?及ｐｌｌ?锁相环?电路，将模拟的视频信号转化成数字信号再进行显示，还要进一步针对ｃｒｔ显示的值进行校正，得到适合ｌｃｄ象素特性的灰度信号。这样一系列中间环节的转换，加上模拟传输环节中难以抑制的噪声干扰问题，使得此类平板显示的图像信息丢失，并随着分辨率和场频的提高而加重。以ｌｃｄ、ｐｄｐ、ｌｅｄ、ｏｌｅｄ等为代表的平板显示（包括数字投影仪）的蓬勃发展，对数字视频接口技术提出了迫切要求。ｄｖｉ数字视频接口就是在这种趋势下产生的。ｄｖｉ由ｉｎｔｅｌ、ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｍａｇｅ、ｃｏｍｐａｑ、ｆｕｊｉｔｓｕ ｌｉｍｉｔｅｄ、ｈｅｗｌｅｔｔ－ｐａｃｋａｒｄ ｃｏｍｐａｎｙ、ｉｂｍ、ｎｅｃ合作提出的一种数字视频接口标准，很好地解决了上述问题，而且还兼容了传统的ｖｇａ接口，是目前极具发展前途的一种ｐｃ机视频接口标准。本文的目的在于使读者迅速掌握ｄｖｉ的通信协议，从接口提取视频信息，摆脱对计算机内部复杂的硬件原理的研究，使ｄｖｉ接口的高质量数字视频信息可以按用户的要求进行开发利用。 ２ ｄｖｉ接口构成ｄｖｉ接口利用最小变换差分信号—ｔ．ｍ．ｄ．ｓ． ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎａｌ?作为基本电气链接信号。ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．链路主要用于将图像数据传送到显示器。ｄｖｉ接口协议允许使用双ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．链路结构，从而可以支持超大分辨率的显示设备。ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．通过先进的编码算法将８ｂｉｔ的象素数据转换成１０ｂｉｔ的最小变换信号，削弱了传输电缆中交叉电磁干扰ｅｍｉ，并且这种直流平衡的编码信号更有利于光纤传输。另外这种先进的编码算法可以为接收端提供时钟恢复信号，并允许在较远距离传输时（一般小于５ｍ）信号有较大的抖动误差。 ２．１ ｄｖｉ体系结构要求 ｄｖｉ作为一种面向计算机开发的视频接口，要与现有的操作系统、硬件平台兼容，还要与以前的接口标准保持一定的兼容性。图１是ｄｖｉ接口ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的逻辑链路结构。ｄｖｉ支持即插即用功能（ｐｌｕｇ ａｎｄ ｐｌａｙ）。在系统启动时，ｄｖｉ提供最低分辨率ｖｇａ ６４０×４８０模式? 系统通过ｄｄｃ２ｂ协议访问显示器，获得显示器对象素格式的支持情况，通过ｅｄｉｄ数据获得关于显示器型号和现实能力的信息。这些内容都是显示器制造商在显示器内部固化的一段数据，通过ｄｄｃ?ｄｉｓｐｌａｙ ｄａｔａ ｃｈａｎｎｅｌ?向主机系统提供自身信息。 系统启动后会自动加载图形显示控制器（即显卡）的驱动程序。根据用户提出的显示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，结合由ｄｄｃ获得关于显示器的信息，确定ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的启用情况。ｄｖｉ的单ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，当用户要求的色深超过２４ｂｉｔ时，并且系统已经确认显卡和显示器都支持双链路ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．。此时系统会启动双ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．链路，链路０?数据通道０～２?传输２４ｂｉｔ信息，其它颜色信息由链路１（数据通道３～５）传输；当用户的分辨率和刷新率要求超出单ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．链路的传输能力时?单ｔ．ｍ．ｄ．