HDMI og DisplayPort: En praktisk introduksjon
Før en eneste piksel beveger seg, må kilden vite at en skjerm er der og hva den kan godta. Den samtalen går over to trege ledninger, og det er der de fleste "no signal"-problemene starter.
Kort svar
- HDMI: tre databaner pluss en klokke (TMDS), 100 Ω differensial, pluss DDC, HPD og +5 V.
- DisplayPort: 1–4 baner, 100 Ω, AC-koblet med 100 nF, pluss AUX og HPD.
- EDIDer en I2C EEPROM som kilden leser over DDC (HDMI) eller AUX (DP). Uten EDID, ikke noe bilde.
- HPDforteller kilden at en skjerm er tilkoblet; uten den starter mange kilder aldri.
1. HDMI: TMDS-baner
HDMI 2.0 overfører 6 Gb/s per bane (18 Gb/s totalt) over TMDS, DC-koblet, 100 Ω differensielt. HDMI 2.1 går over til FRL: fire baner, opptil 12 Gb/s hver, 48 Gb/s totalt, med annen koding og AC-kobling i enkelte implementasjoner.
TMDS sender video som en kontinuerlig strøm med en dedikert klokkebane; FRL pakker dataene og bygger klokken inn. Det er derfor et kort designet for TMDS ikke automatisk støtter FRL ved full hastighet — PHY-en, kontakten og layouten må alle være dimensjonert for det.
| Signalgruppe | Hva den gjør | Feilsymptom |
|---|---|---|
| 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 bruker 1, 2 eller 4 hovedlenkebaner, 100 Ω differensiell, med 100 nF AC-kobling i serie på hver linje. DP 1.4 kjører HBR3 ved 8.1 Gb/s per bane (32.4 Gb/s totalt); DP 2.0 legger til UHBR-hastigheter med 128b/132b-koding.
Lenketrening er delen HDMI ikke har: kilde og mottaker forhandler om spenningssving, pre-emphasis og antall baner til hver bane er feilfri. Hvis treningen mislykkes, faller lenken tilbake til færre baner eller lavere hastighet — og symptomet er lavere oppløsning i stedet for en død lenke.
| 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
- Sinken setter HPD aktivt (et nivå, ikke en puls på enkelte enheter).
- Kilden forsyner DDC/AUX-bussen med strøm og leser EDID — 128-byteblokker med et antall utvidelser.
- Kilden tolker timinglisten og velger en modus skjermen godtar.
- For HDMI følger HDCP-autentisering; for DP kjøres link training per lane.
Hvis EDID mangler eller er ødelagt, faller mange kilder tilbake til en sikker modus eller viser ingenting. En overraskende vanlig årsak er manglende +5 V på HDMI: EEPROM-en får strøm fra kilden, så et brudd i en bane gjør at lesingen mislykkes.
EDID er 128 byte for basisblokken, med valgfrie utvidelsesblokker (CEA-861 for HDMI). Basisblokken inneholder produsent-ID, foretrukket timing og en liste over etablerte timinger; utvidelsen inneholder videoformatene, lyd og HDMI-spesifikke data. En skjerm som bare annonserer 1080p gir deg ikke 4K, uansett hva kilden kan.
Når et design feiler på 4K men fungerer på 1080p, les EDID og kontroller to ting: om 4K-timing er til stede, og om HDMI 2.0 VSDB (leverandørspesifikk datablokk) erklærer støtte for høyere hastighet.
4. Rutingsregler
- 100 Ω differensielt, basert på kontaktens stackup, ikke på gjetning.
- Match innen hvert par; hold parene korte og unngå vias.
- Kontinuerlig jord under parene; kontaktområdet er der planene kuttes.
- Hold DDC/AUX- og HPD-linjene unna høyhastighetsparene, og beskytt hver eksponert pin med ESD.
- Sjekk PHY-ens maksimale sporlengde; ved 6–8 Gb/s er budsjettet stramt.
4b. Antall lanes kontra oppløsning
| Lenke | Typisk bruk |
|---|---|
| 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. Vanlige feil
| Feil | 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 de grunnleggende prinsippene for paret som gjelder for begge, seVeiledning for ruting av USB 2.0-par; for plassering av beskyttelse ved kontakten,ESD-layoutveiledning.
6. FAQ
Hvorfor viser skjermen min «no signal» med en kabel som er kjent for å fungere?
Sjekk HPD og EDID først. De fleste tilfeller av «no signal» skyldes sidebåndet, ikke høyhastighetsbanene.
Kan jeg konvertere HDMI til DisplayPort med en kabel?
Bare med en aktiv konverter. Protokollene og de elektriske reglene er forskjellige; en passiv kabel vil ikke fungere.
Trenger HDMI 2.1 nye kabler?
For 48 Gb/s, ja: sertifiserte Ultra High Speed-kabler. Eldre kabler kan bare fungere ved lavere hastigheter.
Hvorfor er oppløsningen feil?
EDID-tidslisten, eller en reservemodus etter en mislykket lesing. Les EDID over DDC og sammenlign med skjermens egenskaper.
Hva er HDCP?
Innholdsbeskyttelse forhandlet over DDC/AUX. Hvis autentiseringen mislykkes, kan kilden vise en svart skjerm med en melding.
Hvorfor vekker ikke sink-en kilden?
HPD kan mangle, være invertert eller ikke være drevet til riktig nivå. Mål det ved kontakten før du endrer noe annet.
Er DP bedre enn HDMI?
Ingen av dem er universelt bedre. DP er vanlig på skjermer og støtter flere baner; HDMI er vanlig i forbruker-AV. Velg etter økosystemet, ikke etter databladet.
7. Kilder
- HDMI Licensing Administrator,HDMI-spesifikasjon og samsvar.
- VESA,DisplayPort-standarden.
- Texas Instruments,Retningslinjer for høyhastighetslayout(SLLA414).
- Leverandørens datablad for PHY og redriver — krav til sporlengde, utjevning og AC-kobling.
Designer du en DisplayPort?
Send kontaktype, oppløsning og kabellengde. Vi kontrollerer antall baner, EDID-planen og parrutingen før du bygger.
