DisplayPort 標準簡(jiǎn)化了電腦顯示器接口

數字視頻的發(fā)展導致人們日益迫切地需要能夠提供更高的顯示器分辨率、畫(huà)質(zhì)和刷新率的新標準。在向數字顯示器接口邁進(jìn)的過(guò)程中，居主導地位的技術(shù)是HDMI（高分辨率數字多媒體接口）和DVI（數字視頻接口），這些標準已經(jīng)在眾多的消費電子應用中牢固地確立了自己的地位。然而，HDMI和DVI均基于轉換最小化差分信號（TMDS）技術(shù)，由于該技術(shù)在驅動(dòng)監視屏時(shí)需要標量和LVDS（低壓差分信號）驅動(dòng)器，因此，當在臺式電腦和筆記本電腦的LCD監視器和顯示屏中使用時(shí)，這兩種數字接口的效率和成本效益會(huì )受到限制。

PC和顯示器制造商正在朝著(zhù)全面推廣新標準DisplayPort的方向邁進(jìn)，此項標準是由視頻電子標準協(xié)會(huì )（VESA）提出的。發(fā)生這種轉變的主要原因是DisplayPort能夠以一種與傳統模擬監視器相似的方式來(lái)直接驅動(dòng)顯示屏。直接驅動(dòng)免除了高成本的標量驅動(dòng)器，在基于HDMI和DVI的監視器和顯示器中，標量驅動(dòng)器是系統成本的一個(gè)重要組成部分。此外，定標電路的免除還使得能夠生產(chǎn)出外形極為扁平（厚度僅1/2英寸）的監視器，對于消費者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)與眾不同的重要特點(diǎn)。

不過(guò)，DisplayPort接口的適用領(lǐng)域并非僅限于PC市場(chǎng)；預計在2010年之前，它將會(huì )進(jìn)入消費產(chǎn)品市場(chǎng)，并逐漸為數字電視所采用。此外，由于具有高帶寬、低功耗和低引腳數目，DisplayPort成為實(shí)現內部互連以及設備至設備連接的絕佳選擇之一。

由內而外的采用

毫無(wú)疑問(wèn)，由DisplayPort實(shí)現的成本節省和附加功能是監視器制造商迫切希望為己所用的。同時(shí)，來(lái)自PC內部的需求也在推動(dòng)著(zhù)DisplayPort的應用普及。

目前，圖形芯片組制造公司采用是的尺寸較小的工藝技術(shù)，目的在于最大限度地縮減晶片尺寸、功耗和成本。不過(guò)，尺寸較小的工藝技術(shù)也會(huì )帶來(lái)其特有的局限性。例如，當采用45nm工藝時(shí)，標準晶體管僅能夠支持2.5V的最大擺幅，這就給HDMI和DVI強加了一項苛刻的設計制約條件，原因是它們需要 3.6V（用于高速信號）和高達5.25V（用于低速邊帶信號）的電壓。芯片設計師可以選擇采用專(zhuān)用和專(zhuān)有的設計方法來(lái)克服電壓擺幅限制問(wèn)題，但這只能通過(guò)增加芯片的復雜性、尺寸和成本來(lái)實(shí)現。此外，這些方法還需要應用于整個(gè)晶片（包括主要的圖形電路），所以不僅增加了接口的成本，而且還導致整個(gè)芯片的成本上揚。因此，對于那些正逐步向45nm工藝過(guò)渡的架構而言，不管是HDMI還是DVI，都很難實(shí)現成本效益型集成。

另一方面，DisplayPort接口中所使用的高速電信號則絕對不會(huì )升至2V以上。三家主要的圖形芯片制造公司（Intel、AMD/ATI和nVidia）都在開(kāi)發(fā)圖形芯片組，或者已經(jīng)向市場(chǎng)推出了配備本機DisplayPort接口的圖形芯片組。由于芯片組制造商和監視器制造商都支持該標準，因此DisplayPort無(wú)疑將成為PC顯示器的未來(lái)接口。

填補TMDS和DisplayPort之間的空白

盡管得到了來(lái)自業(yè)界的廣泛支持，但是，電腦與顯示器的使用周期差異仍將使監視器的本機DisplayPort支持出現一個(gè)滯后。因此，在向DisplayPort轉變的過(guò)程當中，系統制造商需要一種能夠使那些具有DisplayPort接口的PC和筆記本電腦與傳統HDMI和DVI型顯示器配套工作的簡(jiǎn)單、低成本方法。為了在控制成本的同時(shí)最大限度地提升性能和品質(zhì)，設計師必需考慮的要點(diǎn)是：在何處執行接口之間信號的電轉換、如何保持信號完整性以及如何確保提供正確的ESD防護等級。

圖1A

圖1B

如上所述，圖形芯片組制造商將無(wú)法在其下一代45nm器件中全面支持HDMI或DVI。在圖1a所示的架構中，“只DisplayPort”接口在圖形芯片組上實(shí)現，其后是一個(gè)全橋接器，負責對傳輸至HDMI或DVI的信號的電氣分量和協(xié)議分量進(jìn)行轉換。然而，由于必須對電信號和協(xié)議實(shí)施處理和轉換，因此全橋接器顯著(zhù)地增加了系統成本。

不過(guò)，數字接口兼具邏輯/協(xié)議和物理/電氣這兩個(gè)方面。由于邏輯/協(xié)議處理不需要使用高電壓晶體管，因此，在圖形芯片組中能夠、并將支持HDMI和DVI協(xié)議，而不會(huì )對總體架構或所用的工藝技術(shù)有所限制。通過(guò)采用一個(gè)多路復用器（見(jiàn)圖1b），圖形芯片組視頻驅動(dòng)器將能夠生成適合DVI、HDMI和DisplayPort的協(xié)議。然而，電信號在每種場(chǎng)合中都將遵循DisplayPort規范。

這種方法極大地簡(jiǎn)化了整個(gè)信號通路，并且提供了更大的靈活性。如果圖形芯片組用于驅動(dòng)本機DisplayPort監視器，那么電信號和協(xié)議都是正確的。如果DVI或HDMI被要求驅動(dòng)一個(gè)傳統監視器，則在監視器之前設置一個(gè)部分橋接器能夠把傳輸HDMI/DVI協(xié)議的DisplayPort信號轉換為適當的HDMI/DVI信號。這種架構支持所有的顯示器接口，而無(wú)須改動(dòng)PC或顯示器設計。

該部分橋接器的實(shí)現方式可以有幾種。它可在PC主板上實(shí)現，以直接從PC提供一個(gè)TMDS連接器。這種架構的可靠性最高，但它會(huì )對系統產(chǎn)生限制，使其只支持HDMI或DVI。利用電纜適配器實(shí)現的橋接可提供最大的靈活性，從而使得筆記本電腦和臺式電腦用戶(hù)能夠與現有的HDMI和DVI型監視器以及基于DisplayPort的監視器（當它面市時(shí)）相連。橋接也可以在電腦塢中進(jìn)行，不過(guò)，考慮到該市場(chǎng)所擁有的長(cháng)使用壽命特點(diǎn)，電纜適配器很可能是一種更富吸引力的選擇方案。

性能和保護

采用部分橋接器的一個(gè)性能優(yōu)勢是不必轉換接口協(xié)議，從而最大限度地減少了延遲和抖動(dòng)。該橋接器還能夠利用眾所周知的信號增強技術(shù)來(lái)改善信號質(zhì)量，并提供較高的眼圖裕度。例如，由于圖形芯片組與橋接器之間的距離而產(chǎn)生的抖動(dòng)可以通過(guò)均衡處理予以消除，并能夠對信號增加預加重處理，以通過(guò)較長(cháng)的距離和額外的連接器來(lái)驅動(dòng)監視器。

橋接器的使用或許會(huì )給人這樣的第一印象：在信號鏈路中增加了一個(gè)元件，并由此產(chǎn)生了額外的噪聲和信號質(zhì)量的損失，但是實(shí)際情況并非如此。應該考慮到的是，必須對所有的裸露接口提供靜電放電（ESD）保護。按照HDMI Rev 1.3規格的要求，顯示器在接口連接器處必需提供8000V的ESD防護水平。由于內含ESD電路的芯片有可能會(huì )受到潛在的損壞，所以人們不希望在某個(gè)很難更換（甚至根本無(wú)法更換）的元件（如圖形芯片組）當中實(shí)現ESD保護功能電路。為此，ESD電路通常作為一個(gè)單獨的元件來(lái)實(shí)現，或者與某個(gè)更容易拆卸的元件相集成?，F有的解決方案，如Pericom公司的接口IC把橋接器與ESD電路組合在一起，從而既提供了必要的保護功能，又沒(méi)有增加信號通路中的元件數量。

隨著(zhù)時(shí)間的推移，當本機DisplayPort監視器被市場(chǎng)所廣泛接受時(shí)，與傳統HDMI和DVI型監視器相連的必要性將有所下降。在過(guò)渡期間，采用外部橋接器進(jìn)行電轉換的方法最為經(jīng)濟劃算，它能夠在無(wú)須重新設計架構的情況下對所有的顯示器接口提供支持，同時(shí)仍然具有較小尺寸工藝技術(shù)所擁有的成本和性能優(yōu)勢。