HDMI og DisplayPort: En praktisk introduktion
Før en enkelt pixel flytter sig, skal kilden vide, at der er en skærm til stede, og hvad den kan acceptere. Den samtale kører på to langsomme ledninger, og det er her, de fleste "no signal"-problemer starter.
Kort svar
- HDMI: tre datakanaler plus et clock-signal (TMDS), 100 Ω differentiel, plus DDC, HPD og +5 V.
- DisplayPort: 1–4 baner, 100 Ω, AC-koblet med 100 nF, plus AUX og HPD.
- EDIDer en I2C-EEPROM, som kilden læser over DDC (HDMI) eller AUX (DP). Ingen EDID, intet billede.
- HPDfortæller kilden, at et display er tilsluttet; uden det starter mange kilder aldrig.
1. HDMI: TMDS-baner
HDMI 2.0 overfører 6 Gb/s pr. lane (18 Gb/s i alt) over TMDS, DC-koblet, 100 Ω differentiel. HDMI 2.1 skifter til FRL: fire lanes, op til 12 Gb/s hver, 48 Gb/s i alt, med forskellig kodning og AC-kobling i visse implementeringer.
TMDS sender video som en kontinuerlig strøm med en dedikeret clock-lane; FRL pakker dataene og indlejrer clocken. Derfor understøtter et board designet til TMDS ikke automatisk FRL ved fuld hastighed — PHY'en, connectoren og layoutet skal alle være dimensioneret til det.
| Signalgruppe | Hvad den gør | Fejlsymptom |
|---|---|---|
| TMDS / FRL lanes | Video and audio | Sparkles, dropouts, no video |
| DDC (I2C) | EDID read, HDCP | Wrong resolution, black screen |
| HPD | "Display connected" | Source never wakes the link |
| +5 V | Powers the EDID EEPROM | No EDID, so no picture |
| CEC | Remote control passthrough | Remote does not control the source |
2. DisplayPort: baner og AC-kobling
DisplayPort bruger 1, 2 eller 4 main-link-baner, 100 Ω differentiel, med 100 nF AC-kobling i serie på hver linje. DP 1.4 kører HBR3 ved 8.1 Gb/s pr. bane (32.4 Gb/s i alt); DP 2.0 tilføjer UHBR-hastigheder med 128b/132b-kodning.
Link-træning er den del, HDMI ikke har: kilden og modtageren forhandler spændingsudsving, pre-emphasis og antal baner, indtil hver bane er fejlfri. Hvis træningen fejler, falder linket tilbage til færre baner eller en lavere hastighed — og symptomet er en lavere opløsning i stedet for et dødt link.
| Aspekt | HDMI 2.0 | DP 1.4 |
|---|---|---|
| Lanes | 3 data + clock | 1–4 |
| Rate per lane | 6 Gb/s | 8.1 Gb/s (HBR3) |
| Coupling | DC (TMDS) | AC, 100 nF |
| Discovery | DDC + HPD | AUX + HPD |
| Power pin | +5 V, 50 mA | 3.3 V, up to 500 mA |
3. Samtalen før video
- Sink-enheden aktiverer HPD (et niveau, ikke en puls på nogle enheder).
- Kilden forsyner DDC/AUX-bussen med strøm og læser EDID — 128-byte-blokke med et antal udvidelser.
- Kilden parser timinglisten og vælger en tilstand, som skærmen accepterer.
- For HDMI følger HDCP-autentificering; for DP kører linktræning pr. lane.
Hvis EDID mangler eller er beskadiget, falder mange kilder tilbage til en sikker tilstand eller viser intet. En overraskende almindelig årsag er manglende +5 V på HDMI: EEPROM'et strømforsynes fra kilden, så en brudt ledningsbane gør læsningen umulig.
EDID er 128 byte for basisblokken, med valgfrie udvidelsesblokke (CEA-861 til HDMI). Basisblokken indeholder producent-ID, den foretrukne timing og en liste over etablerede timings; udvidelsen indeholder videoformaterne, lyd og HDMI-specifikke data. En skærm, der kun annoncerer 1080p, giver dig ikke 4K, uanset hvad kilden kan.
Når et design fejler ved 4K, men virker ved 1080p, skal du læse EDID'en og kontrollere to ting: om 4K-timingen findes, og om HDMI 2.0 VSDB (leverandørspecifik datablok) erklærer støtte til den højere hastighed.
4. Routingregler
- 100 Ω differentiel, fra stikets lagopbygning, ikke ud fra et gæt.
- Match inden for hvert par; hold parrene korte, og undgå vias.
- Kontinuerlig jord under parrene; stikområdet er, hvor planerne brydes.
- Hold DDC/AUX- og HPD-linjerne væk fra højhastighedsparrene, og beskyt hver eksponeret pin med ESD.
- Kontroller PHY'ens maksimale sporlængde; ved 6–8 Gb/s er budgettet stramt.
4b. Antal lanes kontra opløsning
| Link | Typisk anvendelse |
|---|---|
| DP 2 lanes, HBR2 | 1440p at 60 Hz, 1080p high refresh |
| DP 4 lanes, HBR3 | 4K at 60 Hz, dual 1440p |
| HDMI 2.0 | 4K at 60 Hz (4:2:0 or 4:2:2) |
| HDMI 2.1 FRL | 4K high refresh, 8K |
5. Almindelige fejl
| Fejl | Symptom | Løsning |
|---|---|---|
| HPD not connected | Source never detects the display | Wire it; verify the level |
| No +5 V on HDMI | EDID read fails | Check the source-side supply |
| EDID not programmed | Wrong mode or black screen | Program a valid 128-byte block |
| DP AC caps missing | Link training fails | 100 nF per line, close to TX |
| 90 Ω routing for 100 Ω pairs | Intermittent link at high rate | Re-route per stackup |
For parrets grundlæggende egenskaber, der gælder for begge, seUSB 2.0-parroutingvejledning; for placering af beskyttelse ved stikket,ESD-layoutvejledning.
6. FAQ
Hvorfor viser min skærm "intet signal" med et kabel, der vides at fungere?
Tjek HPD og EDID først. De fleste tilfælde med "intet signal" skyldes sidebåndet, ikke højhastighedsbanerne.
Kan jeg konvertere HDMI til DisplayPort med et kabel?
Kun med en aktiv konverter. Protokollerne og de elektriske regler er forskellige; et passivt kabel vil ikke fungere.
Har HDMI 2.1 brug for nye kabler?
For 48 Gb/s, ja: certificerede Ultra High Speed-kabler. Ældre kabler fungerer muligvis kun ved lavere hastigheder.
Hvorfor er opløsningen forkert?
EDID-timinglisten eller en fallback-tilstand efter en mislykket læsning. Læs EDID over DDC, og sammenlign med skærmens egenskaber.
Hvad er HDCP?
Indholdsbeskyttelse, der forhandles over DDC/AUX. Hvis autentificeringen mislykkes, kan kilden vise en sort skærm med en meddelelse.
Hvorfor vækker min sink ikke kilden?
HPD kan mangle, være inverteret eller ikke være drevet til det korrekte niveau. Mål det ved stikket, før du ændrer noget andet.
Er DP bedre end HDMI?
Ingen af dem er universelt bedre. DP er almindelig på skærme og understøtter flere lanes; HDMI er almindelig i forbruger-AV. Vælg efter økosystemet, ikke efter databladet.
7. Kilder
- HDMI Licensing Administrator,HDMI-specifikation og overensstemmelse.
- VESA,DisplayPort-standard.
- Texas Instruments,Retningslinjer for højhastighedslayout(SLLA414).
- Leverandør-PHY- og redriver-datablade — krav til sporlængde, udligning og AC-kobling.
Designer du en DisplayPort?
Send stiktypen, opløsningen og kabellængden. Vi kontrollerer lane-antallet, EDID-planen og par-routing, før du bygger.
