3:1 HDMI 开关 TMDS341A 与 HDMI1.3 标准的兼容性经常遭到质疑,因为设计该器件的初衷是为了支持 1.2 版本的标准,因此在发布 HDMI 1.3 标准大概两个月以前,就宣布投入了生产。为了消除所有的疑虑,本应用报告解释了 TMDS341A 符合 HDMI 1.3 标准的原因。
我们回顾了与视频数据处理相关的 HDMI 系统功能原理,并对该器件中应用新标准出现的问题进行了确认。器件最高带宽和 HDMI 1.3 标准规定的支持视频格式所要求信令速率之间的对比,作为本应用报告得出的结论。
图1 显示了一个 HDMI 系统,其由一个 HDMI 源、一个数据链路以及一个 HDMI目标端设备 (sink) 组成。整个信号链(从源端设备到目标端设备)由三个数据通道和一个时钟通道组成。每一条数据通道承载“红”、“绿”或“蓝”基本颜色组成之一的视频数据,以及相应控制和辅助数据,例如:音频采样或分组报头 (packet header) 等。

图 1 HDMI 系统概述
视频数据以一种 8 位并行格式进入发送器输入端,随后被一个 8b/10b 编码器编码成一种 10 位的并行格式。编码功能也被应用于 4 位音频/辅助和 2 位控制数据。每一类型的输入数据均被转换为 10 位的并行格式。下列串行器将并行数据转换为串行 10 位数据包,以备在转换最小化差分信号 (TMDS™) 数据链路上进行传输。
在数据链路上,一个 10 位信息包在一个 TMDS 时钟周期内完成传输,从而保持一个 10:1 的 TMDS 时钟信令速率比。
HDMI 目标端设备将源端设备的数据处理步骤逆转,并且将来自 TMDS 通道的串行数据转换回原始的并行格式。在数据链路至源端设备的接口上,要求另外一个处理步骤,即数据恢复。这也就是在这个地方中继器芯片(例如:TMDS341A)得到了广泛采用。
数据恢复
由于存在数据链路线缆的插损(主要是在高频率条件下时),TMDS341A 的输入级由四个具有高通特性的高速放大器组成。这种均衡功能 (EQ) 对高频线缆损耗进行补偿,从而均衡整个频率响应。图 2 中的左图显示了 HDMI 线缆和低成本铜线缆详尽的损耗曲线图。
注释:类别 1 和类别 2 与 HDMI1.3 中描述的低、高频率线缆连接不同,且不代表 EIA/TIA 568B 描述的 UTP 线缆连接等级。

图 2 详尽的线缆损耗曲线图
HDMI 标准同样规定了参考均衡器的增益响应,具有内部均衡功能的所有类型的中继器 IC 应尽量达到该标准。图 2 中的右图将 TMDS341A 的 EQ 响应同该参考均衡器中的一种响应进行了对比。同参考均衡器相比,TMDS341A 提供了高得多的增益,并远远超出 HDMI 1.3 标准。
色深和显示格式
确定一个中继器的数据信令速率与 HDMI 1.3 的兼容性 (DSR)需要具有色深和显示格式的知识。表 1 中的该标准级数提及了改进兼容性测试和添加 CEC 实施音频支持,以及特定线缆新的测试要求,但是只提及了一点点可用色深,而关于显示格式只字未提。
表 1标准级数(从 HDMI 1.0 到 1.3)

相反,较少人了解图 3 中的图表,其非常清楚地表明了支持的色深和显示格式。根据这些图表,在 HDMI 1.0 中,24 位已经被规定为强制性标准色深,而更高的色深(30 位、36 位和 48 位)被添加到 HDMI 1.3,仅作为可选深色模式。尽管如此,该标准仍然规定,如果一种新型系统设计想要支持一个或者更多的可选深色模式,那么其必须至少要支持 36 位模式和 24 位模式。
图 3 色深和显示器格式的 HDMI 级数