DVI数字显示接口标准

2006-05-07 15:50:16来源: 电子产品世界

数字显示接口(Digital Visual Interface,DVI)是一种适应数字平板显示器飞速发展而产生的显示接口。目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的D/A(数字/模拟)转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备,如模拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备,显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D两次转换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。

在DVI之前也存在一些数字接口标准,但都未能成为工业标准。目前便携系统中采用低电压差分信令(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)数字接口连接液晶显示屏,但是这一技术不太适合桌面显示器。其他数字接口,如数字平板标准(Digital Flat Panel,DFP)、视频电子标准协会的即插即显标准(VESA(r)Plug and Display)、以及OpenLDI标准也未能被业界普遍接受。相反,DVI标准有望成为平板显示的标准数字接口,这是由Silicon Image、Interl、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同组成的数字显示工作组(Digital Display Working Group,DDWG)于1999年4月推出的数字显示接口标准。

TMDS

DVI标准的基础是Silicon Image公司的PanelLink接口技术,这是一种高速串行接口,采用的是跃变最小化差分信令(Transition Minimized Differential Signaling,TMDS)传送数据到监视器。

TMDO通过“on”和“off”状态间的跃变来传送数据,采用布尔异或(XOR)或者异非或(XNOR)操作这一先进的编码算法来最小化跃变,以避免额外的电磁干扰(EMI)对电缆的影响,并附加了平衡直流(DC)信号的操作。图1表示了TMDS机构的显示数据(像素)流,在这个过程中,输入的八位数据被编码为十位跃变最小化的、直流平衡的字符。(前八位是编码的数据,第九位用于识别数据是否采用了XOR或XNOR逻辑编码,第十位用于直流平衡。)

如图1所示,DVI允许两个TMDS链,每一链由三路数据通道组成,用于传送RGB信息,最大带宽为165MHz,相当于每秒165M个像素。

注:给定分辨率所需的带宽是由监视器的刷新频率和消隐间隔(包括行、场消隐间隔的总和)决定的,可用下列公式计算:

分辨率×刷新频率×(1+消隐间隔)=像素/秒

例如,显示SXGA的分辨率、60Hz刷新频率、5%的消隐间隔,则:

1280×1024×60×1.05=82,565,360

在这种情况下,显示SXGA所需带宽为83MHz,利用165MHz带宽的单链TMDS就够了。

表1回顾了标准PC显示器的分辨率。表2总结了DVI1.0规范允许的带宽。单链的带宽支持的平板显示分辨率超过1920×1080(60Hz),双链的带宽足以支持高达2048×1536的分辨率。两个链分享同一个时钟,因此具有相同的带宽。系统既允许单链连接,也允许双链连接,取决于监视器的性能。

即插即用

DVI规范支持DVI显示设备(DVI显示器和显示适配器)的热插拔。尽管目前微软公司的视窗操作系统还不支持DVI设备的热插拔,未来的视窗操作系统将包含这一性能。

表1 显示分辨率

分辨率 像  素
VGA 640×480
SVGA 800×600
XGA 1024×768
SXGA 1280×1024
UXGA 1600×1200
HDTV 1920×1080
QXGA 2048×1536

表2 DVI1.0支持的分辨率

显示器 支持的分辨率
单链DVI 双链DVI
60Hz LCD 5%消隐间隔 1920×1080(HDTV) 2048×1536(QXGA)
75Hz CRT 15%消隐间隔 1280×1024(SXGA) 2048×1536(WXGA)
85Hz CRT 约15%消隐间隔 1028×1024(SXGA) 1920×1028(HDTV)

DVI也支持VESA的显示数据通道(Display Data Channel,DDC)和扩展的显示器识别数据(Extended Display Identification Data,EDID)规范。DDC是显示适配器和监视器间的标准通信通道;EDID是一种标准的数据格式,包含了监视器信息,比如厂商信息、监视器时序、最大图像尺寸和色彩性能。EDID信息存储于显示器中,并通过DDC通信。EDID和DDC允许系统、显示器和图形适配器间进行通信,以使系统能根据显示器的特性进行配置。

DVI连接器

DVI连接器有24针,能容纳两路TMDS链和VESA DDC及EDID。DVI规范定义了两种连接器:

*DVI-Digital(DVI-D),只支持数字式显示器

*DVI-Integrated(DVI-I),支持数字式显示器,并兼容模拟式显示器。

图2所示的是DVI-D和DVI-I插座,位于PC的背面。来自数字平板显示器的DVI-D接口的插谷地有12针或24针(单链DVI-I插头只用其中的12针或24针)DVI-I接口可接受12针或24针DVI插头,或者一种新型的模拟插头,这种模拟插头带有4个附加的针及一个接地平面,以维持模拟RGB信号恒定的阻抗。

支持DVI标准的芯片组

目前提供支持个人电脑与数字显示器的DVI芯片组的厂商已有数家,比较领先的有Silicon、TI等。其中TI公司新推出了五种发射器和七种接收器芯片,都采用了TMDS核心技术,并且与DVI1.0相兼容。新元件提供了广泛的频率范围(25~165MHz),支持各种显示分辨率,从VGA到UXGA。DVI发射器可用于笔记本电脑、桌上型电脑以及全功能的个人电脑;DVI接收器可用于液晶显示器、数字显示器以及数字投影仪。

DVI接口标准在液晶平面显示器中的应用

目前已有一些公司将DVI标准成功地应用于数字平板显示器中,如上海康泰克电子技术有限公司已将其应用于17英寸液晶显示器。该方案采用了Silicon Image公司的芯片SiI151作为DVI接收器,它将TMDS信号转换为双像素RGB数字信号,并送到图像缩放芯片处理,然后输出到液晶屏,系统框图如图3。该产品还具有DDC通道,能够即插即用。经试验,在DVI接口电缆长度为15米时,图像清晰,无干扰和失真。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/ledanddisplay/200605/3408.html
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