深入解析：新一代数字多媒体接口的架构及应用

　　视频电子标准组织(VESA)不久前正式发布了DisplayPort标准的1.0版本。VESA对这个标准有着宏伟的蓝图，即一统纷繁复杂的数字多媒体接口标准领域。

　　在DisplayPort之前，数字多媒体接口标准经历了多次纷争，逐渐形成了外部连接(Box-to-Box)与内部连接(Chip-to-Chip)两块相互独立的阵地。在外部连接方面，PC已有DVI；而CE方面也有方兴未艾的HDMI；至于内部连接则是约定俗成的标准--LVDS。既然DisplayPort力求一统，那它究竟有哪些先进之处呢？下面，分别从链路层、物理层、内外部接头三方面来详细阐述DisplayPort的技术特点，最后结合PC和CE应用来论述它的优势。

DisplayPort概述

　　DisplayPort由三部分组成，分别为主链路、辅助通道和热插拔信号检测(HPD)。其中，主链路是一条单向、高带宽、低延时的传输链路，用于传输无压缩的时钟同步视频、音频流；辅助通道是一条双向通道，用于传输状态信息、控制命令等；热插拔信号则实现了终端设备(Sink Device)中断请求(如图1所示)。

1. 主链路的构成

　　主链路实际由4条线路(Lane)组成，每一条线路都是一对差分线。根据实际需要，DisplayPort可以分别使用1、2或4条线路。每一条线路都支持两种传输速率：2.7Gbps或1.62Gbps，4条线路则可以实现最高10.8Gbps的传输速率，在相同的线路数下DisplayPort比DVI快2.2倍。

　　在这种高带宽的支持下，DisplayPort可以满足各种多媒体、特别是视频应用的需求。任何色深(Color Depth)、解析度和画面刷新频率(Rate)都可以自由转换。例如，使用2.7Gbps的传输速率，DisplayPort可以支持最高视频分辨率如下：

1. 12bpc YCbCr 4:4:4(36bpp)，1,920×1,080p@96Hz

2. 12bpc YCbCr 4:2:2(24bpp)，1,920×1,080p@120Hz

3. 10bpc RGB(30bpp)，2,560×1,536@60Hz

　　值得注意的是，每一条线路都是数据线，这意味着DisplayPort没有单独的时钟通道。实际上，DisplayPort在主链路上采用的是ANXI 8B/10B编码，时钟信号是从数据流中提取出来的。这个区别于DVI和HDMI的特点，大大降低了DisplayPort产品EMI设计的难度。同时，由于DisplayPort传输线路采用的是交流耦合，发送端和接收端有不同的共模电压，这使芯片可以拥有更小的特征尺寸(如65nm)，也大大方便了DisplayPort与其它新兴高速数字接口(如PCI Express)连接、耦合。

图1：DisplayPort接口的传输层架构

2. 辅助通道

　　辅助通道由一对交流耦合差分线组成的双向、半双工通道。其中，源端设备为主、终端设备为从。所有的通信都必须由源端设备发起，终端设备也可以通过热插拔信号来提出通信请求。辅助通道在15米的传输距离上提供1Mbps的传输速率，同时对传输延时做了严格要求：通信必须在500us内完成。

3. 链路层

DisplayPort分层结构如图2所示。

图2：DisplayPort接口的分层结构

　　其中，终端设备传输层的DisplayPort配置数据(DPCD)描述了该设备的能力。同时，DPCD还存储了链路的相关信息，如链路是否同步等。

　　链路层主要实现两项功能：时钟同步数据流传输服务和链路与设备服务。其中，时钟同步数据流传输服务保证了视频、音频数据流通过一定的规则从主链路传输到终端，以使终端设备能够正确地恢复和识别原始数据和时钟信号；链路与设备服务通过读取终端设备DPCP和EDID，识别其工作能力和状态，分别在链路级和设备级配置和维护传输。DisplayPort的链路层的主要特点是微封包架构(Micro-Packet Architecture)传输。

4. 微封包架构传输

　　在DisplayPort的主链路上，所有的视频、音频数据流都被打包为微封包，这些微封包被称为传输单元。每一个传输单元都由64个码组成。如果被传输的数据流小于64个码，DisplayPort会自动将它补足为64个。使用微封包传输使数据完整性得到了大大的提高，这种微封包与传统的模拟、数字多媒体接口有很大不同。以HDMI为代表的传统接口，都采用的是类似交换式传输方式，即视频以即时的方式传输。相比之下，虽然封包式传输较难保证传输流量与实时性，但只要有适当的带宽、流量管理配套，它能比交换式传输提供更多的功能和更广的上升空间。

　　由于采用微封包式传输，DisplayPort的传输数据完整性得到了很大的提高，达到了1E-12，这远远超过了HDMI标准的1E-9。同时，微封包架构相当弹性，可以在同一条线路内传输多组视频，反之交换式传输就得限定一条链路只能传输一组视频。此外，这种架构也能轻易地在既有传输中追加新的协定内容，特别是内容防拷协定。

微封包架构让DisplayPort跳脱单纯的视频、音频传输角色，进而提升成可汇聚、整合各种音视频应用的传