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1、2. Digital Display Cable 简介高速传输及数字化是信息及通讯产品共同的趋势，因此在显示器及其屏幕的应用上，为了确保不同显示器(如CRT，LCD等)及不同的屏幕应用(如VGA，XGA或HDTV等)可以在不同的主机 ( Host ) 平台上执行其功能，目前有一些非营利单位致力于标准规格的制定与推广。有的着眼于纯数字化，有的维持以前模拟显示器的兼容性，有的加上即插即用线( Plug & Play )的功能。以下是几个现在著名的单位与其规格。DDWG-DVI( Digital Visual Interface 数字视讯接口 ) 以数字显示器的需求为主，但也提供之前模拟阴极射线管屏
2、幕( Analog CRT Monitor )的兼容性。所以其连接器亦分为纯数字( DVI- DOC : Digital Only Connector)或数字/模拟兼具的( DVI- CC : Combined Connector) 连接器。不过 DVI并没有提供其它输出入I/O，如 USB，IEEE-1394a的功能。此标准亦考虑到了数字显示器长远的发展。因此，连接器的定义已含括了两个 T.M.D.S 连结的 ( two links ) 功能。VESA-DFP( Digital Flat Panel - 数字平面显示器 ) 主要着眼于纯数字平面显示器。使用的连接器为标准的 MDR 20。VE
3、SA-P&D( Plug & Display 即插即用与显示器 ) 除了制订数字显示器的需求外，也提供之前模拟阴极射线管屏幕( Analog CRT Monitor )的兼容性。所以其连接器可分为纯数字( P&D-Digital )，数字/模拟兼具的( P&D- Analog/Digital)或纯模拟(P&D-Analog)连接器。其中的数字视讯之传输技术是使用一对TMDS link，当然，也为了提供更多输出入( I/O )的功能，此标准也加入了USB 及IEEE-1394a 的功能。VESA-M1( M1 Connector ) 同VESA-P&D，使用相同的连接器，然而使用的范围仅是在Di
4、splay显示器端。此外，不同于P&D，M1数字视讯之传输技术是使用两对TMDS link，而不是一对。而原来P&D所包含的IEEE-1394a功能，这里则被取消，但USB仍保留。DISM (Digital Interface Standard for MonitorDISM是由日本的JEIDA协会(Japan Electronic Industry Development Association)所推广的，是Molex主导DVI的一个竞争对手。为了加强其技术应用面，DISM可以使用不同的视讯信号传输技术。不论是TMDS 、 LVDS甚至类似TMDS两个连结的LDI 标准，及Sony的GVIF
5、(Giga-bit Video Interface) 也可适用。同时，它所使用的连接器是标准的MDR( mini Delta Ribbon )型式，如MDR 14、MDR 20、MDR 26、MDR 36等。MDR型式的连接器并无专利的问题，故来源及成本将获得一定的保障。最后DISM支持即插即用的功能( Plug & Play )，其线长可以长到10 公尺，也有较低的电磁干扰( EMI )，也支持USB。在以下的章节中，第2.2节会介绍几种互相竞争数字视讯传输的规范；第2.3节会介绍DVI线材相关的信息；第2.4节会介绍DFP线材相关的讯息。其它的线材，限于篇幅，暂不介绍，等相关治具开发完成，
6、列入手册之范围时，在把整理过相关线材的资料，一起放入本章之中。2.2数字视讯之电性传输规范在未来的高品质显示器中，24位的全彩画面已是一般的需求。如何将每一个像素(Pixel)图像控制器( Graphic Controller )正确快速地传输给显示器是此项技术的关键。作为电线电缆相关的供货商必须非常注意这样的传输技术，因为这直接牵涉到线缆制造的规格。诸如频宽、衰减、延迟时间及延迟差等等的相关问题。以下先介绍TMDS传输技术，及其相关的主题，如TMDS频宽和延迟差的计算；之后在介绍LVDS等的传输技术。TMDS 简介圖2.1 2 link TMDS示意圖TMDS是Transition Mini
7、mized Differential Signaling，最小变异差分信号的缩写。就如同负载可应用在不同的载具般，TMDS技术是一种电性的负载，可应用在不同的载具，如不同的线材标准及接口。在进一步，TMDS link是将主机图型芯片产生的数字视讯传输到显示器上，所以TMDS技术我们可以将之简化成为一种编码/译码技术，也就是将8 位的画素视讯资料加上2位的句柄或同步码，转换成10位的TMDS格式。另外，在这转换过程中，TMDS会尽量减少这10位中bit 0与bit 1的切换次数，这不但可以节省电源，也可以成功的降低传输中电磁干扰(EMI)的效应，这转换的10位，称为DC Balance Char
8、acter.TMDS的一组连接像素时脉极限大约在165MHz，如果有其它的应用，如HDTV(High Definition TV高画质数字电视)便不能胜任，此时便可加上另一组连结，此两组并行传输的方式解决各组频宽不够的问题，此称为2组连结(2 Links)。在DDWG-DVI及VESA-M1中已具备了这样的能力，但VESA-DFP及VESA-P&D却只能支持到一组连结。如图2.1所示。此外，在线材的载具上，TMDS是使用差分(Differential)的传输技术，除了可有效的降低同模噪音(Common Mode Noise)之干扰，并可仅用一半的电位变动(VSwing)来传输实际峰值大小为2倍
9、VSwing的讯号，如图2.2所示。这样不但可以减少传输的功率销耗，合省电原则，也可以降低EMI的干扰。圖2.2 TMDS差分的輸方式TMDS频宽估算表2.1为像素频宽( Pixel Bandwidth )的估算。这是评估传输介质电气规格的最起始资料，也直接的影响到高频电性，诸如差分绞线内的延迟差(Intra-pair Skew)及差分绞线间的延迟差(Inter-pair Skew)。基本上，每一个色的表示，都是以三度空间表达，不论以电视电子学的角度，即亮度(Luminance)，饱合度(Saturation)及色度(Hue)三度空间；或是以色彩学的角度，即R.G.B.(红.绿.蓝.)三度空间
10、。都是以三度空间坐标来描述。和模拟电视使用交错式(Interlace)的扫描技术不同，一般数字显视器的分辨率不是用几条扫描线大小来决定，而是和屏幕长乘宽含多少像素来决定，比如HDTV的19201080的分辨率一定比XGA的1024768要强很多。此外，一个数字显示器每一像素目前最常见的是可以含到24位( bit )全彩的色彩。所以，以T.M.D.S.的技术，最主要的是将这24位的色彩资料， 以R.G.B.三度空间，分别以每度各8位的资料，藉由三对( 100 )遮蔽绞线( STP-Shielded Twisted Pair )的差分信号线来传输，称为一组连结(One Link)的T.M.D.S.
11、技术。特别注意的是，上述提及一组连结的T.M.D.S.主要数字视讯信号由4对遮蔽绞线( STP )来共同执行传输的任务。除了R.G.B.的三对传输数字像素色彩信号外，其中一对传递像素时脉(Pixel Clock)。故而，每一像素之显示由像素时脉( Pixel clock )来决定。此外，考虑视觉暂留的效应，传统模拟的画框(Frame)显示速率，以电影为例其画框显示速率为24 frame/sec，中国PAL (Phase Alternate Line)电视系统为25 frame/sec，台湾地区NTSC (National Television Systems Committee)电视系统为30
12、 frame/sec。因电视是交错扫描，所以实际上PAL每秒的画像率(Picture Rate)为50 picture/sec；NTSC为 60 picture/sec。这样的要求，才能在没有极暗的背景光源要求下，降低主观视觉上的闪烁(Fliker)现象。因此一般数字视讯的画框显示速率最少为 60 frame/sec的原因。之后，遮敝率(Blanking)为整个影像空间不能显示在屏幕的比率，这部份是用作在影像同步及其它用途。一般而言不同的显示应用，其遮避率也有所不同，LCD大部份是5%，而VESA的GTF(Generalized Timing Formula)规格则是29.5%。因此像素频宽或
13、像素传输速率计算法如下。参考表2.1，以SXGA为例，其画面的长乘宽分辨率(HV)为12801024 像素2 (pixel2)，即H = 1280 pixel 及 V = 1024 pixel其画框速率(f)为 85 frame/sec，即 f = 85 frame/sec遮敝率(b)为29.5%，即b = 0.295所以像素传输速率，BW(pixel/sec)为式(2.1)所示，(2.1)BW=1280 1204 85 ( frame/sec ) ( 1 + 29.5% / ( 1 - 29.5%) )，约为158 MHz。但这158MHz仅是像素传输速率而已，事实上，还含有24位的色彩资料
14、在内呢。虽然T.M.D.S.将24位的色彩资料分成三组8位的R.G.B.来传输，但此对遮蔽后线上的信号传输速率，并非像素时脉乘以8倍的传输速率(单位为bpp，bits per pixel)而是乘10倍，因为除了色彩资料外，还有其它的控制信号，T.M.D.S.以另外2位(每一对)来处理，因此以SXGA为例，信号对传输的速率可以高达158 Mbps 10 = 1.58 Gbps。延迟差(Skew)的估算以DDWG所推广的DVI 1.0规范为例，差分绞线间的延迟差(Inter-pair Skew)及差分绞线内的延迟差(Intra-pair Skew)分别为式(2.2)及(2.3)所示， Inter-
15、pair Skew = 0.4TPixel = 0.4/ BW (2.2)Intra-pair Skew = 0.25 TBit = 0.25 TPixel /10 = 0.025/BW (2.3)DigitalImageFormatH(pixel)HorizontalV(pixel)Verticalf(frame/sec)Frame RateB(%)BlankingBW(pixel/sec)Pixel Rate0.4TPixelInter-pair Skew (ns)0.25TBitIntra-pair Skew (ps)LCD Frame Rate 60 Blanking 5%VGA640480600.0519.420.621288.66SVGA800600600.0530.3213.19824.54XGA1024768600.0549.678.05503.32SXGA12801024600.0582.784.83302.01UXGA16001200600.05121.263.3206.17HDTV1920108060
