HDMI

定义

HDMI（高清晰度多媒体接口）主要用来传输视频、音频信号，它有type-a/b/c 3种形式的物理接口，最常用的是type-a的，包含19个引脚

引脚号 信号名称 功能描述
1 TMDS Data2+ 视频/音频数据通道2（差分对正极）
2 TMDS Data2- 视频/音频数据通道2（差分对负极）
3 TMDS Data1+ 视频/音频数据通道1（差分对正极）
4 TMDS Data1- 视频/音频数据通道1（差分对负极）
5 TMDS Data0+ 视频/音频数据通道0（差分对正极）
6 TMDS Data0- 视频/音频数据通道0（差分对负极）
7 TMDS Clock+ 像素时钟信号（差分对正极）
8 TMDS Clock- 像素时钟信号（差分对负极）
9 CEC 消费电子控制信号（设备联动控制）
10 HPD (Hot Plug) 热拔插检测（显示器插入时拉高至3.3V/5V）
11-12 SDA/SCL DDC（I2C）通信，用于读取EDID
13 Utility/HEAC+ 保留引脚（部分版本用于音频回传ARC+）
14 +5V Power Source为Sink提供5V电源（最大50mA）
15-16 HEC/HEAC- 保留引脚（HDMI 1.4+用于以太网或ARC-）
17 DDC/CEC Ground 信号地
18 Shield TMDS通道屏蔽层
19 Reserved 保留引脚

关键信号

TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）

  • 作用：传输视频、音频和辅助数据
  • 组成：
    • 3组差分对（Data0/1/2） + 1组时钟差分对（Clock）
    • 编码方式：8b/10b（将8位数据转为10位编码，降低直流偏移）

DDC（Display Data Channel）

  • 协议：基于I2C，用于读取显示器的EDID（Extended Display Identification Data）扩展显示标识数据
  • 内容：包含显示器支持的分辨率、色彩空间、音频格式等

CEC（Consumer Electronics Control）

  • 功能：通过单线实现设备联动（如电视开机时自动打开机顶盒）
  • 示例指令：Power On、Input Switch

HPD（Hot Plug Detect）

  • 这个信号作为HDMI Source端判断是否连接HDMI Sink设备，从而是否进行信号传输的依据

  • 触发条件：显示器插入时会拉高Source端的电平，Source端会通过DDC读取显示器的EDID，如果EDID在Source端显卡的工作范围内，则Source端开始在TMDS引脚上传输数据

工作流程

  1. 物理连接：显示器插入后，HPD信号拉高
  2. EDID读取：源设备通过DDC获取显示器参数
  3. 分辨率协商：选择双方支持的最佳模式
  4. HDCP握手（可选）：完成内容保护认证
  5. 数据传输：视频/音频通过TMDS通道实时传输

in和out的区别

hdmi通信时，一般2个设备会被分为hdmi-in和hdmi-out，in一般只需要TMDS发送数据、out接收数据。所以有的地方也能看到hdmi-in叫做hdmi-rx；hdmi-out叫做hdmi-tx

SoC内一般in和out是独立的2个IP核，同一个hdmi一般连接到其中一个ip核，所以我们看到的hdmi in/out接口是分开的

  • HDMI-out（TX） IP核
    • 功能：负责视频/音频的TMDS编码（TX）、DDC EDID读取、HPD检测、CEC控制等
    • 典型模块：
      • TMDS TX编码器（3数据通道 + 1时钟通道）
      • DDC主控制器（I2C）
      • PHY接口（可能集成或外挂）
  • HDMI-in（RX） IP核
    • 功能：负责TMDS解码（RX）、DDC EDID提供、HPD触发等
    • 典型模块：
      • TMDS RX解码器（支持自适应均衡）
      • DDC从设备响应
      • 可能集成视频处理单元（如色彩空间转换）

hdmi-in

image-20250715162302245

可以把hdmi-in当成摄像头一样的设备，因为它本身也是一种视频输入设备，并且输入的视频要对接到v4l2框架或者TIF框架

  • 对应代码：
1
kernel-6.1/drivers/media/platform/rockchip/hdmirx/rk_hdmirx.c
  • 设备树：
1
2
3
rk3588-evb7-lp4-v10-hik-p1009.dts	(开发板的配置)
	->rk3588-evb7-lp4.dtsi 			(节点修改)
		->rk3588.dtsi    			(原始节点定义)

EDID

windows如何导出接收到的某个显示器的edid？

  • 先在注册表找到对应的显示设备，然后用下面的指令导出
1
PS C:\Users\liruiqi5\Desktop\edid> reg export "HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Enum\DISPLAY\LEN60EA\4&247c9d7d&0&UID200195\Device Parameters" C:\Users\liruiqi5\Desktop\edid\LENT2224rA.txt /y

这种方式导出的是EDID1.3格式的（128字节 ），如果要看支持的分辨率，需要导出EDID2.0格式（256字节 ）需要用别的软件

HPD