eDP/DP接口简介_edp接口

1、前言

        目前，在视频传输协议以及接口领域，外部接口主要是DP与HDMI两分天下，当然之前出现过很多接口-VGA, DVI等等，最新平台基本以这两个为主；笔记本内部接口就基本上使用eDP((Embedded Display Port))作为标准接口来驱动液晶屏了。

        那么问题来了，eDP和DP，是完全兼容的么？ eDP，DP，HDMI，这三种接口的显示器，可以插在同一个接口上使用么？这篇文章，就会从硬件和一部分协议的角度分析一下这三大协议。

2、DP

        DP1.0协议由VESA发布于2006年，DP起先最大的优点是免费，免授权免认证，因为HDMI的认证授权收费策略，所以很多厂商开发DP就是为了瞄准HDMI而做的，至于后来，由于厂商的偏向性开发，DP协议的带宽发展还走在了HDMI的前面。

2.1 分层架构

        DP采用了分层架构，具体如下图。

2.2 基本角色

DP协议中定义了三种角色：

1. DP Source device。这是链路中信号的发出方，根设备。
2. DP Sink device。这是链路中信号的接收方，叶设备。
3. DP Branch device。这是链路中信号的传递设备，作为中继或者选择、发散设备。这一设备包含很多设备子类，例如repeater，input switch，output switch等等，并且根据不同的branch device选择，DP链路的拓扑也会有很大的区别，具体可以参考协议2.1.4章节。

        从命名上就可以分析出DP的拓扑类似于植物-有一个根，一些茎，很多叶子。这些茎作为传递放将会一个主干后面很多叶子，也可能多个主干接到一个叶子。

2.3 DP基本信号

        DP链路不同于I2C或者JTAG，会有类似于基本信号外加一些特殊信号的组合，DP链路必须有三类信号，这三类信号共同参与链路的建立和通信。 注意下图的链路信号，因为这种设计方式会多次的出现，并且最终导致了显示接口之间的互相使用。

        1、Main-link

• 由1~4对差分线构成，这是一个单向链路，从source发出，它的特点是高带宽、低延迟。它可以用来传递同步的数据流，包含未经压缩的视频和语音信号。
• 每对差分线采用交流耦合技术，发送端与接收端可以具有不同的共模电压，因此可以把接口做的更小。
• 数据采用ANXI 8B/10B编码方式，eDP1.4中每条lane的速率最大为5.4Gbps，最小为1.62Gbps。没有专门的时钟线，时钟从数据中恢复。
• 作为一个高速链路，link training基本上是必须的，有一种情况可以跳过–当上行的DP设备恢复传输。
• DisplayPort传输信息是打乱的(Scrambled)，再加上完全没有时脉讯号，大大降低使用旧有影像传输介面的行动装置系统搭载无线连接功能后，常有的射频干扰(RFI)问题，它改善系统无线传输的效能，同时也减低屏蔽RFI设计的需求。

        2、AUX_CH

• 是一条独立双向半双工的传输通道，它也是一对差分信号线。其数据传输速率最大1Mbps，用来传输配置参数与指令。
• AUX的用途包括读取延伸显示能力识别资讯(EDID)，以确保传送正确的影像格式(其他介面如LVDS、VGA、DVI与HDMI则是透过I2C传送)；读取显示器所支援的DisplayPort项目内容，如多少条主要通道、传输速率及其他项目；设定各种显示组态暂存器；读取显示器状态暂存器。
• 它是一个AC耦合，双端终端电阻的差分信号，使用Manchester-Ⅱ编码，这一编码可以将时钟内嵌到数据中，因此不需要额外的同步时钟信号。
• 类似于I2C，source device是优先级更高，sink device优先级会是第二。

        3、Hot Plug Detect(HPD) signal line

• 这是一个单向的中断信号，由sink device发出。顾名思义，这是用来从设备热插拔使用的。该项功能在eDP中是可选的。与DP一样，eDP支持与此信号相关的所有功能，包括中断以及链路故障通知。
• 它是一个高有效的信号，也即当这个信号为高的时候代表有设备插入，低的时候代表没有设备插入。因此在upstream device上会默认下拉处理。
• 如果不使用HPD功能，source端可以通过轮询的sink方式来检查链路的完整性，但是这种方式会增加source的功耗，所以还是推荐使用HPD的方式。

• 另外DP还有电源信号，一个pin，最大电流0.5A左右，它是用来给branch device或者sink device供电使用的，只是提供功率的能力设计的比较小。默认电压3.3V，通过AUX信号沟通后可以升高到5V，12V或者18V。
• 由于支持热插拔，DP连接器上的信号和电源也要全部做好防ESD，需要支持Class 2(2000-4000V)。

3、HDMI

        高清多媒体界面（英语：High Definition Multimedia Interface，缩写：HDMI）是一种全数字化影像和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送音频和视频信号，最高数据传输速度为5Gbps，由于音频和视频信号采用同一条线材，大大简化系统线路的安装难度。

        就商业来说，HDMI与DP的区别在于HDMI是一个收费的协议，企业需要每年缴纳会费，并且根据销售数据缴纳相应的授权费用，这样才能够在产品上打印HDMI的标识。

3.1 硬件结构

        HDMI的高速信号与DP个数是一样的，但不同的是它采用了TMDS协议，这一协议也是DVI标准所采用的。

        TMDS协议框架下，HDMI的四组差分对被用作两种用途——三组数据和一组时钟。 上面这种方式针对HDMI 2.0，在HDMI 2.1 FRL中，为了更高的带宽，四组差分对全部变成了DATA信号，其中之前的CLOCK组内嵌时钟来进行数据同步。

        DDC则是I2C总线，值得一提的是它的I2C采用5V电平。除此之外，HDMI也支持Hot Plug，同样是通过一个引脚进行传递Hot Plug信号。

4、eDP

        在现在消费领域的产品中，display变成了用户最关心的性能指标之一，同时随着行业技术的发展，各种协议层出不穷，从早期的DVI、LVDS到现在的DP，HDMI，eDP。 eDP脱胎自DP，顾名思义，最早是为了笔记本内部屏幕来使用的，从信号来看，它是DP的超集，不仅包含DP所有信号，更因为笔记本背光的原因增加了一些信号，同时预留了对于触摸功能信号的支持。 不同于DP，eDP协议并无严格的要求，而是允许各家厂商自己定义某些非必要信号的属性和要求，例如触摸功能可以使用USB协议，也可以使用I2C协议。

        eDP协议是针对DP应用在嵌入式方向架构和协议的拓展，所以eDP协议完全兼容DP协议。相对于DVI/HDMI来说，eDP具有高带宽、整合性好、相关产品设计简单，该接口已广泛应用于笔记本电脑、平板电脑、手机等其它集成显示面板和图像处理器的领域。eDP接口降低设备复杂性，支持关键跨行业应用程序的必要功能，并提供性能可伸缩性，以支持具有更高颜色深度、刷新率和显示分辨率的下一代显示器。

        eDP的推出，最大的动力来自于行业要求各个接口的低电平趋势和统一化，LVDS这一接口在eDP推出后就迅速被其取代，HDMI目前还在挣扎，但其DDC要求5V电平，未来要么降低电平/功耗，要么慢慢被DP取代。

         eDP既然脱胎于DP，硬件逻辑上大的链路是一样的，所不同的是eDP有dedicated的背光控制，根据不同情况可能会有最多三个信号支持这一功能。

        eDP的信号脱胎自DP，不仅包含DP所有的信号，并且为了触摸功能增加了一些自己定义的信号，同时eDP存在40pin，50pin等规格，但其信号种类是基本没有变化的。

5、兼容性

        eDP和DP，并不完全兼容，理论上它们的电平信号是有差异的，不过其在可接受范围内，所以通过正确接线，是可以互相使用的；更麻烦的是AUX链路需要读取ID，对于不认识的ID很有可能会拒绝使用或者功能不正常。

        DP和HDMI，不可以直接使用，特别是TMDS版本的HDMI，他们有两个最大的不同，数据链路的设计和AUX链路的电平，HDMI使用了明显偏高的5V上拉，所以不能直接使用，需要使用转接芯片和逻辑电平转换电路才能在电气上互通。

        在芯片端，更需要内部集成对于不同协议的支持，不支持的协议接口就算插上当然也认为是没有插了。