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DisplayPort接口概述知识分享
DisplayPort接口概述
DisplayPort接口概述
摘要：
DisplayPort是一种高清数字显示接口标准。
本文概述了DisplayPort接口的历史及发展、现状、优缺点、接口组成及应用，并与现有接口（DVI,HDMI,LDVS）的各项性能参数进行了对比。
新的数字显示接口能在更少的线数上提供更高的带宽,并具有很好的可扩展性。
1.DisplayPort接口的历史及发展
DisplayPort是由视频电子标准协会（VESA）批准的接口规范。
DisplayPort无需版权费，旨在若干领域跃过DVI和HDMI这两种接口技术。
DisplayPort利用了目前工作速率为2.5Gbps的PCIExpress的电气层，可获得四条通道总共多达10.8Gbps的带宽。
DisplayPort将在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率。
2005年末，视频电子标准协会（VESA，Video Electronics Standards Association）宣布计划为平板电视、投影仪、PC以及DVD等图像信号源设备开发DisplayPort的新数字接口标准2006年5月，视频电子标准协会（VESA）正式发布了DisplayPort 1.0标准版。
到今年7月，已经加强修正到了2.0版本。
这就是DisplayPort接口的发展史。
2.DisplayPort接口的现状及优缺点
2.1DisplayPort接口的现状
目前,对于不用的应用类型,显示连接具有不同的方式。
对于嵌入式应用,如笔记本电脑和电视的LCD屏,主要使用LVDS（LowVoltageDifferentialSignaling）将面板连接到显示驱动器。
个人电脑的外部显示器则使用传统的VGA（VideoGraphicsArray）模拟接口。
一些高端的显示器除了VGA接口外还配备有DVI（DigitalVideoInterface）数字接口。
在电视应用方面,对于标准清晰度隔行扫描内容使用模拟复合视频（compositevideo）连接,这方面的例子有便携式摄像机或视频刻录机等;对于标准清晰度逐行扫描内容使用模拟分量视频（componentvideo）连接,这方面的例子有DVD播放机等。
高清电视应用则需要HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）数字接口,该类接口还可传输音频及实施内容保护。
这些显示连接方法的不同增加了产品设计的复杂性,同时,每种技术有其固有的局限性,无法扩展以适合未来需要。
（1）VGA受限于自身能力而不支持更高的分辨率和颜色深度,且无法提供高清的内容保护方案。
（2）LVDS技术只能应用于短距离场合并受限于时钟,而且它需要的线数随着所支持的分辨率和颜色深度的增加而增多。
在笔记本电脑的多媒体应用越来越多、向面板的传输带宽要求越来越大的今天,LDVS电缆通过面板铰链就是一个挑战。
（3）DVI技术止步于1.0版本,现在处于停滞状态。
它不易于升级支持更高的时钟速度和颜色深度等。
同时,DVI与VGA接口增加了平板显示器的复杂度,因为信号必须在内部转换成LVDS。
而且,DVI需要的3.3V电压使它无法支持未来电脑将使用的低电压半导体技术。
（4）HDMI适合于当前的电视应用,但由于它最初定位于消费电子类盒与盒间的连接,并且带宽扩展能力有限,它不能适用于内部连接应用、需要更高带宽的电脑类应用及其它超高带宽的未来应用。
IT和消费电子及其它相关产业界需要一种能降低复杂度的数字显示接口,一个能适合未来需要的开放的、可扩展的行业标准。
而DisplayPort恰恰克服了以上这些局限性,统一了内部连接与外部连接,是一个易于扩展容纳新特性的新一代显示接口。
2.2DisplayPort接口的优缺点
DisplayPort接口最大的优势：
高带宽：
由于DisplayPort利用了目前执行速率为2.5Gbps的PCI Express电气协议层，从而获得4条通道，总和可以达到10.8Gb/s带宽。
目前DVI的165MHZ（4.95Gb/s），HDMI 1.2a的带宽为4.95Gb/s，即便最新发布的HDMI 1.3所提供的带宽10.2Gb/s（目前支持的设备极少），都逊色于DisplayPort 1.0。
DisplayPort可支持WQXGA+（2560×1600）、QXGA（2048×1536）等分辨率及30/36bit（每原色10/12bit）的色深，充足的带宽保证了今后大尺寸显示设备对更高分辨率的需求。
而在未来DisplayPort版本规划中，VESA还准备将带宽提升一倍。
高整合度：
DisplayPort的界面主要由两部分构成:
Main Link（主连线）和Auxiliary Channel（辅助通道）。
Main Link负责视频内容的传输，属于高速的单向输出;Auxiliary Channel负责内容之外的辅助信息传送，比如状态信息、操控命令、音频等，属低速的双向通信，可以用来整合一些低速的周边设备。
和HDMI一样，DisplayPort也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音频。
但比HDMI更先进的是，DisplayPort在一条线缆上还可实现更多的功能。
在四条主传输通道之外，DisplayPort还提供了一条功能强大的辅助通道。
该辅助通道的传输带宽为1Mbps，最高延迟仅为500μs，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏控制。
精简电路设计 降低成本HDMI是在DVI的基础上发展而来的，它们都使用了TMDS（最小化传输差分信号）信号传输技术，图像传输前数字信号必须经过TMDS电路转换为TMDS信号。
而采用DisplayPort，数字信号可直接输出，不需要TMDS转换电路。
不仅如此，DisplayPort同样可简化LCD内部设计。
因为DVI、HDMI不能直接驱动时序控制器，所以VGA或TMDS信号输入LCD后，必须转换成LVDS信号。
DisplayPort省掉了TMDS转换电路相比之下，DisplayPort则实现了与面板的集成，可直接驱动面板进行显示，精简了LVDS转换电路。
特别是对于笔记本等便携设备而言，如果继续使用LVDS，无疑在保证高分辨率下是非常困难的，使用LVDS不得不进行复杂的布线。
然而使用了DisplayPort，就大大的简化了布线。
应用层面广：
DisplayPort针对内部和外部显示连接，采用通用的界面。
内部显示连接包括笔记本电脑内部的显示界面或者LCD显示屏内部的显示界面。
外部显示连接包括原设备（桌面电脑、机顶盒、DVD播放机或者游戏机）和显示设备（平板显示器、投影显示器）之间的界面。
目前DisplayPort的外接型接头有两种：
一种是标准型，类似USB、HDMI等接头；另一种是低矮型，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄笔记型电脑。
两种接头的最长外接距离都可以达到15米，虽然这个距离比HDMI要逊色一些，但已足够使用。
除实现设备与设备之间的连接外，DisplayPort还可用作设备内部的接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。
比如，DisplayPort就有取代LCD中液晶面板与驱动电路板之间主流接口——LVDS（低压差分信号）接口的趋势。
DisplayPort的内接型接头仅有26.3mm宽、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但传输率却是LVDS的3.8倍。
协议层上占优：
无论是HDMI，还是UDI（去掉HDMI的音频传输功能）都继承了DVI的核心技术TMDS，从本质上来说仍然是DVI的扩展。
DVI、HDMI、UDI的视频内容都以即时、专线方式进行传输。
DisplayPort采用的是MPA（微封包架构，Micro-Packet Architecture）。
封包式传输经过多年的发展，已被证实在确保充足带宽的基础上，配以合适的流量管理措施，仍然可以满足即时性传输的需要。
只要有适当的频宽、流量管理配套依然是可行，且能比交换式传输有更多、更广的价值发挥，这正是DisplayPort选择微封包架构的理由。
与交换式传输相比，微封包架构的一大特色就是弹性大。
DisplayPort可以轻松实现分屏显示等功能，原因是DisplayPort可以在同一组Lane/Link（通道/连线）内传输多组视频，而这一切就是微封包架构赋予的力量。
而使用交换式传输的DVI、HDMI等视频只能在一组Link内传输一组视频。
2HDMI和DP优缺点总结
接口种类
优点
缺点
建议
HDMI
支持HDMI的产品较多，如电脑、高清播放机和游戏机等。
版本过多；不能实现三屏或者6屏的多屏输出；版权费较高。
虽然HDMI理论上支持热插拔，但为了设备100%安全，还是建议不要进行热插拔操作。
DisplayPort
高带宽、支持高分辨率。
能轻松实现三屏输出甚至6屏输出。
诞生多年依然还是非主流，普及尚需时间。
虽然DP理论上支持热插拔，但为了设备100%安全，还是建议不要进行热插拔操作。
图1DisplayPort的外接型接头
图2DisplayPort的内接型接头
图3接头对比
3.DisplayPort接口的组成
DisplayPort连接由主通道、辅助通道及热插拔检测（HotPlugDetect,HPD）线组成。
如图4所示,主通道是单向、高带宽和低延时通道,用于传输同步流,如非压缩音视频流。
辅助通道是半双工双向通道,用于连接管理和设备控制。
热插拔检测线接收来自接收设备的中断请求。
另外,用于盒与盒之间的DisplayPort外部连接头有一个电源管脚,可供DisplayPort中继设备或DisplayPort到传统接口的转换器使用。
图4DisplayPort的组成
3.1主通道
主通道由一个或多个通信线对（交流耦合双终端差分线对,AC-coupled,doubly-terminateddifferentialpair）构成。
交流耦合特性允许DisplayPort的发送端与接收端用不同的通用模式电压。
这使DisplayPort在支持0.35μmCMOS处理流程（目前仍通用于LCD面板的时序控制器）的同时,也易于采用更高级的硅工艺（如65nmCMOS处理流程）。
线对支持两种连接速率:
2.7Gbps或1.62Gbps。
具体使用哪一个速率,取决于发送与接收设备的能力及通信信道的质量。
主通道的线对数可以是1对、2对或4对。
所有线对均传送数据,没有专用的时钟通道。
由于数据流的编码（ANSI8B/10B编码规则,参见ANSIX3.230-1994,第11节）特性,时钟信息可以从数据流中直接解出。
发送设备与接收设备可以根据它们的需要选择激活最少的线对数。
支持2线对的设备必须同时支持1线对和2线对,同样支持4线对的设备必须同时支持1线对、2线对和4线对。
可由终端用户插拔的外部电缆要求支持4线对,以保证发送设备与接收设备的互操作性。
当激活的线对少于4对时,必须使用数字较小的线对（由0号线对开始）。
除去被通道编码用掉的20%容量,DisplayPort主通道提供的应用带宽（或称连接符号率）如下:
1）连接速率为2.7Gbps时
1线对:
带宽270MBps
2线对:
带宽540MBps
4线对:
带宽1080MBps
2）连接速率为1.62Gbps时
1线对:
带宽162MBps
2线对:
带宽324MBps
4线对:
带宽648MBps
在此带宽基础上,DisplayPort可以自由支持各种颜色格式、分辨率及刷新率的组合,例如:
1）在4线对上
36bpp（bitsperpixel）YCbCr4∶4∶4,1920×1080p@96Hz;
24bppYCbCr4∶2∶2,1920×1080p@120Hz;
30bppRGB,2560×1536@60Hz。
2）在1线对上
30bppYCbCr4∶4∶4,1920×1080i@60Hz;
18bppRGB,1680×1050@60Hz。
音频及其它第二类数据包可在主视频流的水平或垂直消隐期间被传送。
可达到的最大音频带宽为6MBps。
3.2辅助通道
辅助通道由一个交流耦合双终端差分线对组成。
通道编码使用ManchesterII编码方法。
与主通道一样,时钟信息由数据流中解出。
辅助通道是半双工双向通道。
源设备为主设备而接收设备为从设备,所有辅助通道上的会话都是由源设备发起。
虽然如此,接收设备仍然能通过在热插拔检测线上发送中断请求,来提示源设备开始一次会话。
这种中断请求特性使得DisplayPort易于支持CEA-931-B标准中定义的远程控制命令。
辅助通道提供1Mbps的数据传输率。
每次会话的时间不得超过500ｕs,最大突发数据包大小不得大于16字节,以此避免一个辅助通道应用阻塞其它应用。
辅助通道会话的语法定义使得它可以无缝转换到I2C会话。
4.DisplayPort接口的应用
目前DisplayPort可应用的领域由三个部分组成：
笔记本电脑、屏幕，以及液晶平板电视。
DisplayPort规范定义了一种能适用于商业、企业及消费应用的,具有可选的音频和内容保护功能的可调整的数字显示接口。
这一接口被设计为既能支持内部连接（芯片到芯片）,也能支持外部连接（盒到盒）。
芯片到芯片的内部连接的例子有:
笔记本电脑的显示控制器到面板的连接,显示器或电视内部显示控制器到显示组件的连接等。
盒到盒的外部连接的例子有:
个人电脑到显示器、投影仪的连接,个人多媒体设备到电视的连接。
通过统一内部与外部的信号传输方法,DisplayPort引入了一种对数字显示器的“直接驱动”的概念,它是终端用户可能使用平板显示技术的最有效方式。
DisplayPort也适用于媒体设备（如光盘播放器、移动设备、个人视频刻录机）到电视的连接。
DisplayPort还是一种适应未来个人电脑技术的安全显示接口。
当受保护的内容源如蓝光光盘成为个人电脑的特征时,这一点将显得尤为重要。
参考文献
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[4]马海龙.王者争霸,谁主沉浮?
——HDMI与DisplayPort.卫星电视与宽带多媒体.2008,2
[5]李瑜亮.下一代数字显示接口DisplayPort.电视技术.2006,2
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