原创 HDMI 8K的新视界:规范概念篇

2020-1-16 14:58 3945 56 2 分类: MCU/ 嵌入式
作者:百佳泰测试实验室/Tina

HDMI Forum 近日已释出最新版的CTS 2.1c for Sink。 此测试规格的最大重点在于FRL Sink的测试。而FRL (Fixed Rate Link) 传输技术就是用于HDMI 2.1数据传输上,也就是用在8K影音上。其特点如下:

1.    FRLFixed Rate Link的缩写,顾名思义,就是固定比例的带宽速率。

2.    原本的TMDS Clock, Data 0, Data 1, Data 2对应成FRL Lane 0, Lane 1, Lane 2, Lane 3

3.    类似于DPEmbedded CK模式,因为不需要专用的Clock信道,所以,AV信号不只可以传送3Lane甚至到4Lane

4.    编码方式则把8b/10b变成16b/18b,改善了9%的编码效率。

5.    采用了VESADSC压缩技术,分辨率高达10K@120

6.    不同于DC-coupled TMDS的传输方式已转变成AC-coupled FRL的传输方式。

7.    透过FRL Link Training的沟通,可以兼容于TMDS模式。


FRL传输规格说明

让我们来谈谈FRL的规格吧。FRLFixed Rate Link的缩写,是指固定数据量不随着分辨率大小而不同的传输技术。当操作在FRL模式下,它可以同时传送三个Lane或是四个Lane的数据。在三Lane模式下,Lane 3会被关闭。而四Lane模式下,每个Lane可以传送高达12Gbps。关于FRL Lane link rates,请参考下表。


如何实现FRL?(电气篇)

如过往TMDS模式的HDMI Source是只有支持DC coupling。但是呢,FRL模式的HDMI Source还支持了AC coupling。因此,我们可以在HDMI 2.1规格书中看到它定义了AC Coupling Capacitor(100nF to 250nF)。基于此规范,AC common Mode Noise也被规范于此规格书中。而HDMI SinkHDMI 1.4时,就被规范可以支持DC coupledAC coupled了。


关于眼图,此规格书也提到没有TP1眼图而是TP2 EQ眼图的规范。最主要的差异点就是其Clock抖动特性不包含在FRL模式下。取而代之的则是其抖动含有random jitter以及deterministic jitter


请参考HDMI 2.1规范的TP2 EQ眼图,如下:



如何实现FRL?(协议篇)

因为FRL向下兼容TMDS,请参考下图主要协议层的规范。首先,三对data与一对clock的无压缩影像,加上可以选择要不要应用的HDCP加密被构建后。紧接着,FRL封包化形成了502FRL字符组,而每个字符区块的最后会有8个字符的RS FEC parity数据,它们形成了510 FRL字符区块。每四个FRL 字符区块会形成一个超级区块。


如何实现FRL?(控制篇)

TMDS模式与FRL模式之间的切换需要靠FRL Link Training,它也是一个很重要的沟通技术。当第一次连接或是当切换不同FRL数据模式时,FRL Link Training 就会被用到。下图概述了各个Link Training状态。其状态总共有六个Link Training状态。

·         LTS1Source读取SinkEDID内容,

·         LTS2SourceSinkFRL准备状态。

·         LTS3下,Sink会透过Link Training Pattern以及Update flag与特定FRL RateSource沟通。

·         LTS4则是用于切换不同FRL rate,最后,LTSP即是表示,Link Training完成,而且FRL传输开始。

LTSL就是FRL Link Training沟通失败,之后,会开启TMDS模式。


TMDS会被取代吗??

虽然HDMI 2.1接口的脚位分配与之前的版本并没有差异,但是新HDMI 2.18K规格与HDMI 2.04K规格则是两个不同技术去达成的。在某种层面来说,FRL也比之前的HDMI版本,更加严格与复杂。因此,为了兼容于之前的HDMI 1.4/2.0HDMI 2.1 specification规范了支持FRLHDMI产品必须也支持TMDS。这个规范确保了符合HDMI 2.1规范的产品一定要向下兼容市场上其他的,符合旧有HDMI 1.4/2.0规格的产品以避免不同兼容性问题去发生。


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curton 2020-1-16 21:16

写的很详细
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