HDMI协议分析（协议版本：HDMI-1.4b）_android hdmi协议解析

1.模块

HDMI主要包含四个模块，实际上linux HDMI驱动就是由这4个子驱动构成：

TMDS（差分）：传输视频帧，数据帧，控制帧，AVI frame

DDC：实际上是一个IIC总线，用于收发双方交流功能和特性

CEC：CEC通道可选择用于高级用户功能，例如自动设置任务或通常与红外遥控器使用相关的任务；例如：当有很多HDMI设备通过HDMI线，切换器或者分配器连在一起的时候，如果所有的HDMI产品都支持CEC功能，那么可以利用其中一台的遥控器可以去控制其他的设备；LINUX中的CEC驱动通常是单独的

HEC：高速双向数据信道?

2.硬件接口：

音视频传输主要靠TMDS差分传输，包含三个数据通道并行传输，一个时钟通道；

3.信号:

音视频传输主要靠TMDS差分传输

4.编码:

这里描述差分编码；发送端编码，接收端解码，编码规范如下：

5. 协议：

1.HDMI协议状态机

我理解，HDMI协议可以分成三个传输部分，他们是相对独立的，主要关心第一个部分

（1）TMDS+DDC

正向音频和视频数据

（2）CEC

遥控器等

（3）HEC

反向音频数据

2.支持的分辨率和帧率：

但是HDMI也可以支持非标准格式，但是要进行左右像素填充，也就是补充成接近的标准格式，填充信息包含在AVI的相关字段中描述；

3.像素重复：

如果传输的图像低于25 Mpixels/sec，就需要像素重复，在AVI frame中的PR0:PR3字段中描述，AVI frame由发送端发送，告诉接收端重复信息，至少每两帧发送一个AVI；

4.支持的图像格式：

支持RGB444，YUV422，YUV444三种格式；每种格式的传输方式如下：

5.数据传输：

首先HDMI是面向stream的传输，不是面向packet的传输

(1)差分信道TMDS

TMDS实际上只传输音频,视频；每个时钟循环，每个TMDS发送10bit数据（10bit是编码后的结果，编码前是8bit，4bit或2bit），每个TMDS可发送video pixel（8bit）, packet（4bit） and control data（2bit）三种数据，同一时刻只能发送一种

a. vedio pixel 是图中的Pixel component，是视频数据，共24bit:

RGB格式：

YUV422格式：

YUV444格式：

b. control data是图中的CTL*，是控制数据，共4bit：

控制帧把packet data和vedio pixel 分开；也就是每个packet data或vedio pixel后都要跟一个控制帧，用于告诉接收端将要发送的帧类型，类型信息有控制帧中的CTL0, CTL1, CTL2, and CTL3字段描述：

packet data和vedio pixel只包含两个部分，保护带加数据段，其中保护带用于从控制周期到数据周期的过渡，数据段仅仅包含有效数据，没有协议相关成分；也就是说，由控制帧单独描述协议控制逻辑，这种帧设计和MIPI类似。

c. packet data 是图中的Auxiliary Data，是Packet Header或音频数据，共12bit

d. H,VSYNC

VSYNC：是场同步信号。以高电平有效为例，VSYNC置高直到被拉低，这个区段所输出的所有影像数据组成一个frame。

HSYNC：是行同步信号。就是在告诉接收端：“HSYNC”有效时段内接收端接收到的所有的信号输出属同一行
这种机制和MIPI也是类似的

(2)DCC

DCC实际上是IIC总线,用于传输EDID(Extended Display Identification Data,扩展显示标识数据)；EDID是接收端发给发送端的一个数据包，通过DDC传输；包括供应商信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围的限制以及显示器名和序列号的字符串等等，发送端需要先拿到这个数据包，才能确定合适的输出

(3)CEC

CEC是一个“单独的协议”？

实际上LINUX中的CEC驱动通常是单独的；CEC通道可选择用于高级用户功能，例如自动设置任务或通常与红外遥控器使用相关的任务；

(4)HEC（HEAC）

HEC是100M以太网，用于接收端返回音频数据

6.关于分辨率，帧率和带宽计算：

具体的分辨率，帧率和带宽与物理HDMI控制器设计以及驱动设计有关，协议仅供参考；

7.关于HDMI分辨率，屏幕分辨率，framebuf，和HDMI线缆：

HDMI可以传输自定义非标准分辨率，前提是比HDMI适配器的最大分辨率要小，采用像素填充机制进行传输；屏幕通常可以支持自定义非标准分辨率（是通过图像缩放实现的吗？具体机制是什么？），前提是比屏幕最大分辨率要小；而framebuf只是存放图像的buffer（这个大小限制是什么？）；另外，分辨率等还和HDMI线缆有关，详情见HDMI协议手册