Перейти к содержанию

TMDS — дифференциальная передача с минимизацией переходов

Видеосигнал DVI и HDMI идёт по трём дифференциальным парам данных и одной паре тактовой частоты. Способ передачи называется TMDS: каждый байт превращается в 10-битный символ, у которого мало переключений и нет перекоса нулей и единиц. Отсюда и ограничения кабеля и разъёма.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

TMDS (transition-minimized differential signaling) — способ передачи видеоданных по дифференциальным парам, на котором построены DVI и HDMI. Спецификация DVI 1.0 описывает его так: алгоритм кодирования превращает 8 бит данных в 10-битный символ с минимальным числом переходов и сбалансированный по постоянной составляющей (разд. 2.1).

Что даёт кодирование

По DVI 1.0 (разд. 2.1) кодирование TMDS решает три задачи:

  • меньше излучения по медному кабелю — за счёт малого числа переходов;
  • баланс постоянной составляющей — пригодность для передачи по оптоволокну;
  • надёжное восстановление тактов в приёмнике и устойчивость к перекосу сигналов, что позволяет использовать и длинные, и дешёвые кабели.

Цена — избыточность: на 8 бит данных передаётся 10, то есть 20 % полосы уходит на кодирование (наш расчёт). Тот же приём — заменять символы более длинными ради свойств линии — используют и другие интерфейсы, например кодирование 4B5B в Ethernet 100BASE-TX.

Один и два канала

Канал TMDS — три пары данных и одна пара тактовой частоты, все дифференциальные. DVI допускает два канала с общей тактовой частотой (разд. 2.1, 2.2.2):

РежимТактовая частота TMDSПравило
Single link25–165 МГцканал 0 обязан поддерживать все форматы до 165 МГц
Dual linkбольше 165 МГцоба канала на половине частоты: 200 МГц → 2 × 100 МГц; второй канал не ниже 82,5 МГц

Сочетание «165 МГц плюс 30 МГц» запрещено: формат, которому нужно больше 165 МГц, всегда делится поровну. При загрузке активен только канал 0. Синхроимпульсы и сигнал разрешения данных передаются внутри канала TMDS, отдельных проводов для них нет (разд. 2.2.10).

Электрические параметры

Приёмник DVI 1.0 нагружает каждую линию на 50 Ом ± 10 % к напряжению AVcc 3,3 В ± 5 %, связь по постоянному току (табл. 4-2). Более поздние микросхемы для HDMI работают быстрее: у SN75DP139 тактовая частота TMDS до 340 МГц и скорость данных до 3,4 Гбит/с (разд. 1, 3).

Где встречается

DVI-D и DVI-I, HDMI, а также двухрежимные порты DisplayPort (DP++), которые переключают свои линии в режим TMDS для пассивных переходников. Какой формат поддерживает монитор, видеокарта узнаёт из его EDID. Распиновки — DisplayPort и DVI и HDMI.

Частые вопросы

Сколько пар в канале TMDS?

Четыре дифференциальные пары: три пары данных и одна пара тактовой частоты. В SN75DP139 они так и названы: TMDS Data 2, Data 1, Data 0 и Data Clock (разд. 5). Dual-link DVI добавляет ещё три пары данных второго канала с той же тактовой частотой (DVI 1.0, разд. 2.1).

Что такое dual-link DVI?

Режим с двумя каналами TMDS для форматов, которым нужна тактовая частота больше 165 МГц. Оба канала работают на половине требуемой частоты: формату на 200 МГц нужны два канала по 100 МГц. Одиночный канал работает от 25 до 165 МГц (DVI 1.0, разд. 2.2.2).

Можно ли передать TMDS через переходник с DisplayPort?

Да, если порт двухрежимный (DP++): он переключает свои линии в режим TMDS, а микросхема вроде SN75DP139 преобразует уровни. Обычный DisplayPort без двухрежимной поддержки TMDS не выдаёт — нужен активный преобразователь.

Источники

  1. Digital Display Working Group. Digital Visual Interface, Revision 1.0 (1999) — архивная копия официального файла; разд. 2.1: DVI использует TMDS как базовое электрическое соединение; кодирование превращает 8 бит данных в 10-битный символ с минимумом переходов и балансом постоянной составляющей; до двух каналов TMDS с общей тактовой частотой; кодирование снижает излучение по медному кабелю, даёт баланс для оптоволокна и надёжное восстановление тактов при большом перекосе; разд. 2.2.2: канал 0 обязан поддерживать все форматы до 165 МГц; выше 165 МГц — два канала на половине частоты (200 МГц → 2 × 100 МГц, сочетание 165 + 30 МГц не допускается), минимум второго канала 82,5 МГц; одиночный канал — от 25 до 165 МГц; при загрузке активен только канал 0; разд. 2.2.10: HSync, VSync и DE передаются внутри канала TMDS; табл. 4-2: AVcc 3,3 В ± 5 %, оконечная нагрузка 50 Ом ± 10 %, связь по постоянному току
  2. Texas Instruments. SN75DP139 DisplayPort to TMDS Level-Shifting Re-Driver, SLLS977F (2017) — разд. 3 и 7.1: двухрежимный вход DisplayPort, выход TMDS с преобразованием уровня, DVI 1.0 и HDMI 1.4b, до 3,4 Гбит/с, тактовая TMDS до 340 МГц; разд. 5: каналы Main Link 0–3 → TMDS Data 2, Data 1, Data 0 и Clock

Нашли ошибку?

Смотрите также