1.2 高速串行口的发展

由于高速串行口主要应用于高数据传输及存储设备接口，而视频接口的高速数据传输也发展了专门的高速串行接口技术。

1.2.1 存储设备的高速串行接口技术

移动存储设备常用的通用串行总线（USB）接口技术从20世纪90年代至今得到了普遍的应用和发展。在硬盘上常使用的并行转串行的方法主要为以下两种：一种是PATA接口（即并行ATA）转向SATA接口（即串行ATA）；另一种是SCSI接口（即并行SCSI）转向SAS接口（即串行SCSI）。目前ATA的传输速度已经提升到了133Mb/s，ULTRA320 SCSI则达到了320Mb/s。串行后的SATA和SAS在连接器和电气接口方面则是一致的。

串行接口的一个主要不同，是在命令和数据的封包方面，两者皆以串行的方式传送。SAS端口分为四层：物理层（PHY）、链路层（Link）、端口层（Port）和传输层（Transport）。封包发生在端口层，在端口层，接口的设计是透明的，这样软件就可以直接识别出ATA或SCSI设备。

存储接口要从并行转向串行的原因是因为现有的接口面临性能瓶颈、信号扭曲和传输率不足等问题，特别是ATA接口本身的电气特性，使其受到的应用限制尤为明显。线缆复杂度和可服务性方面的问题也在驱动向串行的转变，如转向串行后可以支持热插拔。

并行转串行的原因在于深藏在数据背后的时钟（Clock）。数据（Data）和时钟（Clock）信息是通过8B/10B的编码规范结合在一起的。接口串行化，可以在增加数据传输速率的同时消除信号扭曲问题，如SATA最开始的数据传输速率就高达1.5Gb/s，即与设备连接的最高速率为150Mb/s。目前，SATA-II已经达到了3Gb/s的速率。SAS允许双向传输，速率为3Gb/s，如果使用双端口就是6Gb/s。

1.2.2 高速视频串行平板连接技术

平板连接方式在不同的区域和国家出现了不同的标准，在一些公司开发的接口芯片上作了部分不同接口间的兼容，在应用产品的开发中就要参照不同标准，对信号的连接，接插头的引脚分布都要进行充分的考虑。

1.VESA电视平板标准

要定义接口的电气要求和电视面板23英寸、26英寸、32英寸和37英寸（1英寸=2.54cm）接口机械性能兼容。目标像素格式是1 366×768和1 920×1 080。要求面板接口包括两个不同的物理接口：用于数据的LVDS和背光逆变器的接口，并对以下几方面做了标准定义。

● 像素格式；

● LVDS信号接口；

● LVDS数据/颜色映射；

● 电源排序；

● 光电气接口。

2. OpenLDI标准

OpenLDI（Open LVDS Display Interface）规范的成熟是伴随着半导体公司、显示器、计算机系统、连接器和电缆行业共同发展的，它是一个显示源和显示设备之间的数字连接的开放标准。这个标准是一种进化，在实际的应用标准过程中，它连接显示控制器和笔记本电脑中液晶面板。OpenLDI标准广泛借鉴了过去使用的其他标准，特别是视频电子标准协会（VESA）和美国国家标准学会（ANSI）的标准，这些标准提供了一个完全数字化、即插即用、提供最大接口、最清晰的视频图像数字显示设备索取。这个标准过去没有材料说明许可证必须支付的费用，也没有为了实现这个标准而建立一个特定的组织。

OpenLDI规范描述了显示源和数据传输设备之间的连接逻辑、电气和机械接口，包括在接口处显示识别（DDC/CI）和连接（USB）外围设备的通信渠道。使用这种接口的好处在于两个单个的显示源可以集成在一个显示设备上（如笔记本电脑和高清晰度电视），也可连接到远程显示设备上。OpenLDI在连接视频控制器和液晶面板的实用标准上不断地发展。

OpenLDI标准的目的是提供显示源和显示设备之间的数据传输的转换，避免在显示器的数据转换成模拟形式时，造成信息的损失。此外，该标准描述了一个发信号的机制，必须把用于连接显示源和显示设备的电线数量尽量减少，以此减少电磁辐射。这个接口在描述显示格式范围的广泛性、刷新速度和像素的深度时更灵活。

3. DISM标准

DISM标准（Digital Interface Standards for Monitor）是对个人计算机（PC）的视频接口的定义，对工作站和其他电子显示设备提供一个数字视频接口。

DISM标准进行数字数据传输是非常有效的，因为它避免了数据转换成模拟而导致的质量退化的问题。采用数字格式可降低系统成本，简化监控体系，还没有其他的标准可以达到DISM个标准的优点。因此，DISM中的所有标准有理由成为工业中的一个能被广泛接受的新标准。

DISM标准定义了信号标准、电气特性、连接器、引脚分配以及PC、交换机、显示设备的数字视频接口的详细说明和其他电子设备软件规范。

该技术标准的主要特点：

● 高品质的视频输出；

● 可即插即用；

● 能够使用现有的技术；

● 能够通过10m的电缆工作；

● 低EMI；

● 相对于并行接口减少了引脚数。

1.2.3 HDMI接口技术

HDMI是由日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image共7家公司共同发起的，该组织于2002年12月发布了HDMI 1.0技术规范，并于2005年8月将它升级至最新版本HDMI 1.2，现已有公司按HDMI 1.3的标准进行芯片的开发。

1. HDMI能同时传输视频和音频信号

HDMI在传输1080P视频信号的同时，以192kHz的采样频率传送8声道的音频信号。一条HDMI连线可以取代10～20条模拟传输线，将高清媒体音视频数据同时传送。设备制造商在产品设计完毕后，会预先将样机提交给ATC测试中心，测试内容包括HDMI发送器、接收器以及传输连线。

2. HDMI标准连线长度增加

在数字影音环境中，互连的影音设备距离较远，连线长度有可能要达到十几米甚至二十多米，标准HDMI可满足此要求；可将连线长度限制增加至25m，而且A型接口规范采用的是19针接口，这种小型接口可以使连线更加方便地穿过电缆导管和墙壁，使家庭影院系统的组建变得更加简便。这也是相对于DVI接口的优势。

3. HDMI的工作原理

HDMI源于DVI接口技术，它们都以Silicon Image公司的TMDS（Transition Minimized Differential Signal）信号传输技术为核心，即最小变换差分信号，它通过一定的编/解码算法，使传输的数据趋于直流平衡，减少对传输线的电磁干扰，传输的可靠性得到显著增强，传输速度得以提高。HDMI接口的3组TMDS通道以最高165MHz的频率，传送以R、G、B或Y、Cb、Cr格式编码的24位像素视频数据，最高带宽可达4.95Gb/s。

4. HDMI的信号传输过程

HDMI支持在单连线上传输不经压缩的全数字高清晰度视频、多声道音频和智能格式与控制命令的数字接口。HDMI的信号传输过程包括三个部分：视频数据传输期、数据岛传输期和控制数据传输期。视频像素信号在视频数据传输期传送，通过对视频信号进行编码，生成3路共24位的视频数据流，HDMI发送器再将它调制成TMDS信号传送出去；数据岛传输期则传送音频数据和辅助信息帧，有效数据被分为每4位一组，构成一个数据包后被调制为10位一组的TMDS信号传送；任意两个数据周期之间是控制数据传输期，这个期间传送的6位数据分别为HSYNC（行同步）、VSYNC（场同步）、CTL0、CTL1、CTL2、CTL3，其中后4位数据组成文件头，用来判断接下来的数据是视频类型还是数据岛类型。

5. HDMI的现状和发展趋势

HDMI技术中的HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高带宽数字内容保护技术）的应用可以给影音内容提供有效的版权保护。虽然HDMI接口规范并没有强制搭配HDCP系统，但DVD复制管制协会、美国通信委员会、欧洲信息通信技术与消费性电子产业等组织，均对HDCP作了硬性规定，这些举措为HDMI的发展扫除了版权上的障碍，从而得到了内容制造商的大力支持。

由于在规格上全面领先DVI接口技术，影音设备最新设计都已经改用了HDMI接口。在即将到来的数字家电时代，PC与家电的结合将更加紧密，这为HDMI在PC上的使用提供了更广阔的空间。目前HDMI规范已经确定B型接口（29针）专供PC使用，它与目前普遍使用的A型接口（19针）相比，形状和电气性能基本上没变化。随着支持HDMI的设备逐渐增多，它的普及速度将会越来越快。

1.2.4 DVI接口技术

DVI是数字显示工作组（Digital Display Working Group，DDWG）于20世纪90年代末提出的，最初目的是为了解决PC与显示器之间的无压缩数据传输问题，但因其视频传输能力强，它被众多数字影音设备所采用。

DVI连接通道的最大传输带宽可以达到4.95Gb/s，除去辅助编码等信息后，实际可用带宽为3.96Gb/s。目前最高规格的高清视频制式1080P也仅需2.2Gb/s的带宽，由于DVI设计的最初目的是用于计算机显示器，它并没有过多地考虑数字影音发展及内容保护、连接设备的识别、接口的电气安全等，所以应用在数字影音设备时，不足之处也很明显，而HDMI接口技术正是在此基础上得到迅速发展的。