接口比拼:HDMI与DisplayPort深度比较

·设计HDMI和DisplayPort电路时的挑战

　　虽然HDMI和DisplayPort都是数字链路，但像其他与现实世界接触的事物一样，它们也面临着模拟问题，而电路工程师们开发一个工作系统时也必须考虑到这点。布线和连接器传输效应是削弱低电压差分信号(用来传输数据)的重要因素，PCB设计与发送和接收设备之间的信号完整性问题也至关重要。不仅如此，两个标准都有各自的独特挑战。

　　眼开 对于低电压差分信号链路来说，在接收数据前甚至是在时钟恢复前，必须做好差分对的正负信号分离工作，又称“眼开”。

图 1: 眼图

　　不论任何系统，如仔细设计发送器与接收器的输入都可以很大地提高眼开的可能性。接收器的敏感性更为重要，因为它可以正确的感应到并解码已关闭的“眼睛”。所有这些都只需差分信号传输中的一个细微但可测量的变化。

　　时钟恢复 如上所述，HDMI在链路中传输视频像素时钟。该时钟频率是链路时钟的1/10，因为低速，所以可以更容易得到好的眼图。但事实上这并不重要，重要的是数据。时钟传输通道与TMDS数据通道不同，发送器与接收器需要密切关注来确保小心地管理抖动和跨通道斜率。发送端输入的像素时钟需稳定下来并增长十倍。如果这中间有太多抖动，接收端将无法锁定时钟并再现稳定链路时钟。在接收端也是相同，它需小心管理并控制抖动来确保准确的时钟恢复和高速链路时钟的再生。这就将重点放在PPL的使用和电压调节上。

图 2: HDMI 发送器与接收器概括

　　DisplayPort在发送端的时钟产生使用了PLL，但参考是一个稳定的晶振源，而且输出必须在严格范围内运作。与HDMI电路不同，DisplayPort时钟嵌入在数据流中，从而降低了对密切关注抖动和跨通道偏斜的需求。但接收端的时钟提取与重建就更为复杂些，每个差分对需要一个再生电路。总的来说，减轻传输效应的稳定时钟恢复在DisplayPort中更容易实现。

图 3: DisplayPort发送器与接收器概括

　　数据恢复 一旦建立好了稳定的链路时钟，就可以开始从链路中恢复数据。由一个HDMI时钟去采集3路TDMS差分数据。因此，跨通道偏斜可以导致单个时钟源不能被每个TDMS数据通道所使用。这增加了接收端设计的困难和复杂性，为此必须规定如何决定每个通道的最佳相位关系。

　　HDMI的主数据流是视频数据，可以很容易地从接收器中萃取。但音频流却还嵌入在视频中，需要被重建。因此还需要一个额外的PLL和FIFO构架。音频数据接收器本身并不难，但萃取音频时钟和重建稳定低抖动的音频时钟对音频效果至关重要。

　　将时钟嵌入至数据流中使得DisplayPort能够有效地减少跨通道偏斜问题，因为这样时钟恢复可以口对口的对准每个数据通道。复杂的是将萃取的数据流混合成一个统一的数据流并拥有单个稳定时钟。可以借助FIFO简单解决这个问题。因为所有数据流通过打包形式传输，需要FIFOS重新组建成连续的数据流。与HDMI接收器相比，这样做需要更多的硅架构，但是由于电路属于数字领域，可以很容易地使用硅工艺技术进行压缩。

·系统设计

　　如今，可以很容易地从重多供应商那里购买到 HDMI与DisplayPort解决方案。硅谷数模半导体（Analogix）是少有的几家企业可以同时提供两种标准的全套解决方案和连接这两种标准的转换解决方案。这些解决方案的目的都是为了能使客户更好地，更容易地实施HDMI或DisplayPort，并且保证最高水平的兼容性与互联互通。系统设计师在选择发送器或接收器时需要了解它与同一供应商或其他供应商提供的接收或发送器一起的运作情况如何。 Analogix一直通过一流的模拟电路设计努力追求最高的互联互通性，并与其他供应商密切合作，积极参与业内Plug Test活动。这使得Analogix拥有业界领先的解决方案，并已以为众多客户证明了更强的工作性能。于此同时Analogix还拥有经验丰富的系统设计师作为后盾，负责优化PCB版面设计和系统设计。

　　互联互通是非常重要的，但Analogix在其他领域里也有创新。HDMI的天性是高功耗，所以很难结合到低功耗的设备中，如，手机或便携设备。Analogix创造了CoolHD?，业界唯一一款零功耗HDMI发送器，来解决这一大问题。CoolHD?可以在不牺牲电池寿命的情况下让便携设备在大屏幕上播放高清内容。发送器不从便携设备摄取任何功耗。并且，因Analogix的接收器有着非常高的接收敏感度，可以运作低电压摆动的DisplayPort链接，并无需预加重和去加重电路。

　　Analogix同时还提供业内仅有的一款真正单芯片DisplayPort至VGA转换解决方案。此款芯片在大大降低了BOM成本的同时还减小了芯片体积。

·总结

　　看起来HDMI和DisplayPort是具有相同功能的，而他们又都有自己的定位。HDMI是个受HDMI组织和版权严格控制的标准。它不能成为专有的应用，而且所有的数据结构和可用的模块都是被定义好的。对于HDMI， 它建立了一套指定的测试设备和应用步骤。每年有近10亿台设备的增长量，其标准严格地按照客户及业界的需求制定，它也被好莱坞、欧洲、日本、韩国和北美采用，作为已经存在的互连互通标准。

　　从技术角度来说，DisplayPort是更好的，且对于更长和更细的线缆具有良好的鲁棒性。它可以很容易地、自由地降低制程。就计算机市场来说，它的开放性模式和可扩展性特点，对于更高带宽、多数据流和其他数据流是不二的首选。DisplayPort预计将代替VGA接口，而且将渐渐取代DVI和HDMI。从改变中国互连互通标准的角度来讲，它开放的结构限制了其进入其他国家的市场。然而，对于需要高速数字互连互通的大范围嵌入式应用，DisplayPort开放的结构给了它很大的灵活性。

　　目前，两个标准将彼此互补共存。在终端市场，HDMI将占有优势；而在IT和嵌入式应用方面，DisplayPort将拥有绝对先机。