基于DVI接口方案实现视频重放设备升级应用

基于DVI接口方案实现视频重放设备升级应用

目前市场上普遍缺少高分辨率的超宽式显示器。对于液晶显示器来说，一般只有24英寸的16：10的宽屏幕显示器，其显示分辨率最高为1920×1200，对于多窗口分窗显示就显得力不从心；而对于长度比16:9的宽屏幕等离子显示器来说，其尺寸一般都比较大（42英寸以上），观看距离要求较远，一般为3倍显示器高度，空间分辨率（注：空间分辨率指每英寸象素数量，象素解板力指通常的分辨率，比如640×480等）不是很高，不适合作为仪表的近距离显示，因此不具有装机潜力。并且以上两种宽屏幕显示的价格都不菲，不具备通用化设计特点和成本控制可支付的新军用设计目标。

若能以双屏幕改装代替，其价格为原来的1/5，而且就双连接实现来说，可以达到2048×768的分辨率，可以实现8:3的超宽图像。就大小而言，用两个最流行的15英寸显示器就可以实现24英寸的显示器。而且还可以把两个显示器升级成两个分辨率为1024×768的背投显示器，实现无缝连接显示。

1 DVI接口

2 DVI图像传输协议

DVI接口传送的数据信号包括了一些象素信息、同步信息以及控制信息。信息分3个通道输出，同时还有一个通道用来传送使发送和发送端同步的时钟信号。每个通道中数据以差分信号方式传输，因此每一个通道需要2根传输线。具体连接方式如图1所示。

数据信号和控制信号通过DE信号来控制。DE为高时，传输象素数据，为低时传输控制信号，要求DE为低至少128个时钟周期，为高最大不超过8191个时钟周期。在DE为高期间，控制信号将保持；而DE为低时，角素数据被忽略。

在TMDS每线对传输的串行信号格式为每个时钟周期传送10bit，其中有效数据荷载为8bit，剩下两位分别为编码模式位和直流均衡位。

DVI规范规定的数字图像分辨率范围如图2。对于75Hz的CRT来说，单连接最大为SXGA 1280×1024，双连接最大为QXGA 2048×1536。所以单连接选择1024×768比较合适。但是单连接对于60Hz的LCD显示来说，最大上限为UXGA1600×1200、时钟最大上限为165MHz。色彩深度限制：因为DVI的图像传输默认为24bit，要得到更丰富的色彩，必须使用另一通道来扩展。因此在双通道应用色彩深度自然限制在24bit，控制数据为6bit。

3 图像拼接

无论是对单连接或双连接，象素的显示次序都只考虑逐行显示的计算机通用显示器，按奇偶象素进行间隔发送。奇偶按每行内的相邻角素来分。对双连接为link#0发送“奇象素”，link#1发送“偶象素”；对单连接主要是收发芯片上采用两套象不比数据接口，即：ODD RGB、EVEN RGB。

因此在复用HSYNC、VSYNC两个控制信号的复用选择级别上，如果选择在TMDS传输线对上，虽然有硬件实现逻辑简单的优点，但却既找不到现在的芯片，又无法实现热拔识别功能。经过比较选择在信号接收后做两路驱动处理。如此频率也不是很高，而且全部是数字信号，可以灵活地用EPLD实现，同时还可以实现热插拔识别总是，绕过双连接时单连接禁止功能（双连接系统虽然可以在单、双连接中灵活切换。但是如果其驱动的是单连接监视器，另外一个连接被禁止）。

4 连接方案

4.1 发送和接受OEM芯片硬件

Silicon Image公司是DVI的发起人之一，有种类齐全的DVI接口芯片，其中发送芯片为SiI160CT100，接收芯片为SiI16BCT100。所有的发送和接收芯片都有两套象素端口，这样不仅可以在TMDS通道级实现双屏幕显示，同时还可以在象素级实现双屏幕显示。大致的芯片功能模块组成如图3所示。

4.2 分辨率限制

目前只有单连接的DVI收发芯片，可以实现的复用分辨率为800×660。因为单通道对于60Hz的LCD显示器来说，最大分辨率为1600×1200，就通道传输率而言可以做得更高，达到1024×768。考虑到实际应用中的简便性和通用性，牺牲一半的显示分辨率是值得的。

4.2 两种连接方式

对于实际的连接方式存在两种方案：单连接和双连接。两种方案的实现上有相近实现结构，区别在于收发芯片不同，同时造成显示分辨率也存在区别。目前双连接仅仅是协议支持，还没有货架产品可以直接应用。具体如图4、图5所示。

在“中间处理加入”处可以作为固态录像机等终端设备（输出不需要）的功能实现，也可以作其他处理。

5 热插拔识别等问题

DVI使用最小跃迁差分信号TMDS进行传输，在此基础上设计者可以自己实现光纤传输应用。

6 其它应用

在飞机上要求对两路同步视频信号进行传输、存储、播放功能，原有设备采用模拟视频制式PAL制。为了达到实时监控的目的，在产生、传输、存储、播放等各个级上，都必须保持严格意义上的同步，对两路视频采用分帧整合处理、单电缆传输、单视频记录存储，在播放时采用分帧复用处理。但是由于采用模拟视频，分辨率受到限制，而且由于采用分帧处理，大大降低了画面的时间分解力，对运行图像的表现力有明显的缺陷。要实现高分辨率的视频记录、重放设备，必须采用全数字式的DVI驱动方案，并结合MPEG压缩算法实现。这样就可以采用本连接方案实现，单连接的分辨率为800×660，双连接的分辨率为1024×768。

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