DVI接口概述及其在数字电视中的应用研究
时间:09-29
来源:今日电子
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图4 PC的EDID数据结构示意图
DVI接口在数字电视中的EDID数据结构,与PC显示器的最大区别是编程数据可以是128Byte的倍数,它不仅规定数字电视显示的PC格式,也规定数字视频信号和数字音频信号,基本的128Byte以外的数据都是附加数据,在基本数据的第127个字节定义EDID的附加数据块数量。在EDID数据编程中,根据数字电视的显示属性要求,有两个关键环节必须注意:第一,如果数字电视的显示是固定格式,则在首选Timing Mode字节中必须选择相应的定义;第二,数字电视的标准显示属性应在第一段详细Timing Mode字节中完成数据编程。
研究开发中,注意到DDC2B只能适用于DVI 1.0标准的EDID读取,因为它不能读取附加的128字节的数据。因此,对于应用DVI接口到数字电视中,因为有CEA的数据在附加数据块里,信号源必须满足E-DDC标准,才能读取EDID数据。
数字电视中DVI接口的HDCP研究
HDCP(High-bandwidth Digital Content protection)系统是DVI接口中,在发送设备(即主机)和接收设备间保护数字信号正常合法传输,防止非法接收的一种加密系统,在这一系统中最多允许7层视频转发器和128台设备共享同一主DVI接口输出的数字信号,HDCP系统连接的拓扑结构如图5所示。
图5 HDCP系统连接拓朴结构图
HDCP主要有三个组成部分:第一部分是鉴定协议,确认接收者的合法性。发送方与接收方进行信息交换,接收方将KEY传给发送方,发送方验证并用此产生公共密钥,通过公共密钥作为均衡KEY混入授权证实序列中,用于加密内容的解密,授权确认完成;HDCP密钥一般有专门的EEPROM存储,目前多数整机产品可通过处理芯片内部EEPROM中预编程得到HDCP密钥,通过这种方式密钥保护可达到HDCP规范要求的高级别,出于保密原因,密钥不能从IC里读出。第二,一旦确认,发送方将加密内容以双方都知道的解密方式传给接收方;第三,当非授权设备接收时,通过发送方的检测,将中断内容传送。
HDCP具体工作过程:首先由主机发送密钥选择导引序列(AKSV)和64bit伪随机序列(An)到接收方,接收方回传密钥选择导引序列(BKSV)和转发器位(REPEAT-bit)(如是转发器用以表示身份),发送方确认BKSV是否已被废除和是否包含20个1和20个0;如果双方的设备密钥和KSV有效,则计算产生一个56bit的公共密钥Km和Km`,然后可产生KS、KS`(传输密钥)、M0、MO`(64bit后续验证用追加初始序列)、RO、R0`(16bit指示验证成功,它必须在AKSV发送后100ms内传回发送方;验证成功后R01和R0相等;每128帧修正一次,每2s回传一次)。因此当DVI接口中断传输2s以上,或是非授权设备接收时,主机将停止传输内容,以达到保护传输内容的目的。
HDCP鉴定处理过程如图6所示。
图6 HDCP鉴定处理过程图
HDCP功能对于数字电视有一定局限性。对于设计完善的功能电路,如果A/D转换器、TMDS解码处理器不工作时,一般都具备Power Down功能,一方面降低系统功耗,另一方面减少高速信号的数字干扰。但由于DVI接口的HDCP功能在连接初期识别正常后,每2秒钟要进行一次相互认证,以确保连接的始终是合格授权接收设备,这时TMDS解码处理器就必须一直处于Power On状态,此时将引起上面提到的两点性能的恶化。如何处理这种矛盾,需要兼顾系统性能和接口标准的适应性。另外,从接收设备实际使用的角度看,HDCP的上述认证系统有一定的缺陷,使用中从DVI接口模式切换到其他接口模式,TMDS解码处理器被Power Down,HDCP识别将终止,中断信号传输,意味着本次连接结束,然后显示设备重新切换进入DVI接口模式,此时需要HDCP重新识别,则要求发送设备也要重新启动,增加了使用的复杂性。
在应用研究中,针对HDCP在数字电视中的适应性问题,提出了两种方案。
修改HDCP规范。一种方法是:取消2秒钟一次的识别,即初次识别正常即可,为防止将数字信号输出连接到其他非法设备上,此时可通过检测HPD(热插拔检测)判断是否为授权设备,一旦检测到HPD为低电平,认为此时物理连接中断,可马上终止信号输出。第二种是:接收器在Power Down时,向发送设备随机传送一组要求暂时终止传输的特殊编码,当接收器重新Power On时,再传一次此特殊编码,发送设备验证后即可重新开始传输数字信号。以上作为以后修改规范时的建议提出。
芯片设计时,考虑在芯片内部将HDCP处理系统和TMDS解码处理系统合理处理,解码器Power Down时,HDCP也能正常工作。
DVI应用于数字电视是提高电视清晰度的方法之一,只要方案设计合理,EDID和HDCP按照相应标准规范进行开发扩展,那么DVI接口和数字电视的结合是可行和有效的。
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