HDMI och DisplayPort: En praktisk introduktion
Innan en enda pixel rör sig måste källan veta att det finns en bildskärm och vad den kan ta emot. Det samtalet går över två långsamma ledningar, och det är där de flesta "ingen signal"-problem börjar.
Snabbsvar
- HDMI: tre datakanaler plus en klocka (TMDS), 100 Ω differential, plus DDC, HPD och +5 V.
- DisplayPort: 1–4 kanaler, 100 Ω, AC-kopplade med 100 nF, samt AUX och HPD.
- EDIDär ett I2C-EEPROM som källan läser via DDC (HDMI) eller AUX (DP). Ingen EDID, ingen bild.
- HPDmeddelar källan att en bildskärm är ansluten; utan den startar många källor aldrig.
1. HDMI: TMDS-kanaler
HDMI 2.0 överför 6 Gb/s per lane (18 Gb/s totalt) via TMDS, DC-kopplat, 100 Ω differentiellt. HDMI 2.1 växlar till FRL: fyra lanes, upp till 12 Gb/s vardera, 48 Gb/s totalt, med annan kodning och AC-koppling i vissa implementationer.
TMDS skickar video som en kontinuerlig ström med en dedikerad klockkanal; FRL paketerar data och bäddar in klockan. Det är därför ett kort konstruerat för TMDS inte automatiskt stöder FRL med full hastighet – PHY:n, kontaktdonet och layouten måste alla vara dimensionerade för det.
| Signalgrupp | Vad den gör | Felsymptom |
|---|---|---|
| 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: banor och AC-koppling
DisplayPort använder 1, 2 eller 4 huvudlänkbanor, 100 Ω differential, med 100 nF AC-koppling i serie på varje ledning. DP 1.4 kör HBR3 i 8.1 Gb/s per bana (32.4 Gb/s totalt); DP 2.0 lägger till UHBR-hastigheter med 128b/132b-kodning.
Länkträning är delen som HDMI inte har: källan och mottagaren förhandlar om spänningssving, förbetoning och antal banor tills varje bana är felfri. Om träningen misslyckas faller länken tillbaka till färre banor eller en lägre hastighet — och symptomet är en lägre upplösning snarare än en död länk.
| 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. Kommunikationen före video
- Sink-enheten aktiverar HPD (en nivå, inte en puls på vissa enheter).
- Källan försörjer DDC/AUX-bussen och läser EDID — 128-byteblock med ett antal tilläggsblock.
- Källan tolkar timinglistan och väljer ett läge som displayen accepterar.
- För HDMI följer HDCP-autentisering; för DP körs link training per lane.
Om EDID saknas eller är skadat faller många källor tillbaka till ett säkert läge eller visar inget. En förvånansvärt vanlig orsak är att +5 V på HDMI saknar spänning: EEPROMet strömförsörjs från källan, så en bruten ledare omöjliggör läsningen.
EDID är 128 byte för basblocket, med valfria tilläggsblock (CEA-861 för HDMI). Basblocket innehåller tillverkarens ID, den föredragna timingen och en lista över etablerade timingar; tillägget bär videoformaten, ljud och HDMI-specifik data. En display som bara annonserar 1080p ger dig inte 4K, oavsett vad källan kan.
När en konstruktion misslyckas vid 4K men fungerar vid 1080p, läs EDID och kontrollera två saker: om 4K-timingen finns med, och om HDMI 2.0 VSDB (tillverkarsspecifikt datablock) deklarerar stöd för den högre hastigheten.
4. Routingregler
- 100 Ω differentiell, från kontaktdonets stackup, inte från en gissning.
- Matcha inom varje par; håll paren korta och undvik vior.
- Kontinuerlig jord under paren; kontaktdonsområdet är där planen bryts.
- Håll DDC/AUX- och HPD-linjerna borta från höghastighetsparen, och skydda varje exponerat stift med ESD.
- Kontrollera PHY:ns maximala spårlängd; vid 6–8 Gb/s är budgeten kort.
4b. Antal lanes kontra upplösning
| Länk | Typisk användning |
|---|---|
| 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. Vanliga misstag
| Misstag | Symtom | Åtgärd |
|---|---|---|
| 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 |
För parets grundläggande principer som gäller för båda, seUSB 2.0-parroutningsguide; för placering av skydd vid kontaktdonet, denESD-layoutguide.
6. FAQ
Varför visar min skärm "ingen signal" med en kabel som bevisligen fungerar?
Kontrollera HPD och EDID först. De flesta fall av "ingen signal" beror på sidbandet, inte på höghastighetsbanorna.
Kan jag konvertera HDMI till DisplayPort med en kabel?
Endast med en aktiv konverter. Protokollen och de elektriska reglerna skiljer sig; en passiv kabel fungerar inte.
Behöver HDMI 2.1 nya kablar?
För 48 Gb/s, ja: certifierade Ultra High Speed-kablar. Äldre kablar kan endast fungera vid lägre hastigheter.
Varför är upplösningen fel?
EDID-timingslistan, eller ett reservläge efter en misslyckad läsning. Läs EDID via DDC och jämför med skärmens kapacitet.
Vad är HDCP?
Innehållsskydd som förhandlas över DDC/AUX. Om autentiseringen misslyckas kan källan visa en svart skärm med ett meddelande.
Varför väcker inte min mottagare källan?
HPD kan saknas, vara inverterad eller inte drivas till rätt nivå. Mät det vid kontaktdonet innan du ändrar något annat.
Är DP bättre än HDMI?
Inget av dem är universellt bättre. DP är vanligt på bildskärmar och stöder fler lanes; HDMI är vanligt inom konsument-AV. Välj efter ekosystemet, inte efter databladet.
7. Källor
- HDMI Licensing Administrator,HDMI-specifikation och efterlevnad.
- VESA,DisplayPort-standard.
- Texas Instruments,Riktlinjer för höghastighetslayout(SLLA414).
- Leverantörers datablad för PHY och redriver — spårlängd, utjämning och krav på AC-koppling.
Designar du en bildskärmsport?
Skicka kontakttyp, upplösning och kabellängd. Vi kontrollerar antalet lanes, EDID-planen och parroutningen innan du bygger.
