Распиновка DisplayPort и DVI

Распиновка DisplayPort

Таблица совпадает в двух независимых документах: в руководстве NXP AN10873 (табл. 1 — вилка переходника, которая вставляется в гнездо источника) и в описании платы ввода-вывода NCR 7772 (гнездо на плате-источнике). Обе — для стороны источника. Открытого документа с таблицей для гнезда монитора (приёмника) мы не нашли, поэтому её здесь нет; при разводке приёмника берите назначение из даташита своей микросхемы.

Линии и служебные сигналы

• Main Link — до четырёх дифференциальных линий, каждая между двумя землями. Источник может использовать не все: порт NCR 7772 двухлинейный, линии 2 и 3 на нём не подключены, а PTN3392 от NXP принимает только линии 0 и 1.
• AUX — двунаправленный дифференциальный вспомогательный канал; у приёмника PTN3392 он работает на 1 МГц. В двухрежимном выходе (DP++) по этим же контактам идёт шина DDC — см. раздел о переходниках.
• HPD — сигнал приёмника источнику: монитор или переходник подключён.
• CONFIG1 и CONFIG2 NXP называет сигналами обнаружения кабеля (Cable Detect), которые помогают источнику распознать подключённый переходник — DisplayPort, HDMI или DVI. В переходнике NXP DisplayPort — VGA (DPVGA4) оба контакта соединены с землёй напрямую или через pull-down (примечание к табл. 1 AN10873); это разводка переходника, а не общее правило.
• DP_PWR — 3,3 В до 500 мА от источника для активных переходников; возврат — контакт 19. Переходник NXP DisplayPort — VGA питается только от этой линии и не требует внешнего блока питания.

Mini DisplayPort

У mini DisplayPort те же 20 сигналов, но в другом порядке (NXP AN10873, табл. 2, сторона источника):

Отдельного контакта Return у mini DP в таблице NXP нет: на 19-м — земля. Переходник mini DP — DP соединяет контакты по названиям сигналов, а не по номерам.

Распиновка DVI

Цифровая часть разъёма — 24 контакта в три ряда по восемь: 1–8 сверху, 9–16 посередине, 17–24 снизу. У DVI-I справа добавлена аналоговая группа: четыре контакта C1–C4 вокруг крестообразной пластины C5. Шаг контактов — 1,90 мм (Molex 74320-1004).

Назначение взято из таблиц 5-1 и 5-2 спецификации DVI 1.0; Molex повторяет их в спецификации разъёмов MicroCross (PS-74320-001). Экраны пар общие для двух каналов: например, контакт 3 экранирует и Data2 первого канала, и Data4 второго. Контакт 15 — обратный провод для +5 В и обеих синхронизаций, а C5 — только для R, G и B.

DVI-D, DVI-I и DVI-A

• DVI-D — только цифровой: 24 контакта и плоский ключ без электрического контакта (Molex: ключ служит только для механической поляризации). Аналоговых гнёзд нет, поэтому вилка аналогового монитора в гнездо DVI-D не входит.
• DVI-I — цифровой и аналоговый: 24 контакта, C1–C5 и VSync на контакте 8. В него входят и цифровые, и аналоговые вилки.
• Аналоговая вилка (DVI-A) — спецификация описывает её отдельно (рис. 5-6): кабель для монитора с входом VGA.

Обозначения «24+1» и «24+5», которые встречаются в каталогах кабелей, — наш вывод: 24 цифровых контакта плюс ключ DVI-D либо плюс пять аналоговых C1–C5 у DVI-I.

Single link и dual link

Первый канал TMDS — пары Data0, Data1, Data2 и такт — обязателен и работает с пиксельной частотой до 165 МГц. Второй канал — пары Data3, Data4 и Data5 на контактах 4, 5, 12, 13, 20 и 21 — включается, только когда режиму нужно больше 165 МГц. Тогда оба канала работают на половине частоты: для 200 МГц — по 100 МГц, поэтому минимальная частота второго канала — 82,5 МГц. Такт у каналов общий, отдельной тактовой пары у второго канала нет.

Любой монитор DVI обязан показывать режим 640×480 при 60 Гц с пиксельной частотой 25,175 МГц — на нём работают BIOS и загрузка системы. Подробнее о TMDS и о совместимости с HDMI — в статье о распиновке HDMI, там же разводка пассивного переходника HDMI — DVI-D.

Служебные линии DVI: +5 В, DDC и HPD

• +5 В (контакт 14) спецификация DVI требует от каждой видеокарты. Она должна выдать не меньше 55 мА; монитор вправе взять до 50 мА, а когда он включён — до 10 мА. Этого достаточно, чтобы прочитать EDID у выключенного монитора.
• DDC (6 и 7) — шина I²C в режиме DDC2B: через 250 мс после появления +5 В монитор обязан отвечать на чтение EDID. Как работает сама шина — в статье о шине I²C.
• HPD (16) монитор поднимает выше 2,4 В, только когда EDID можно читать, и держит ниже 0,4 В в остальное время. Видеокарта считает событием переход выше 2,0 В или ниже 0,8 В, а после отключения цифрового монитора обязана выключить передатчик TMDS в течение 1 с. Простейший вариант в мониторе спецификация называет сама: подтяжка HPD к питанию EDID.

TMDS: нагрузка и порядок соединения

Связь TMDS в DVI — по постоянному току: приёмник подтягивает каждый провод пары резистором 50 Ом ± 10 % к AVcc = 3,3 В ± 5 %, а передатчик отбирает ток. Дифференциальный импеданс в точке нагрузки приёмника — 100 Ом ± 10 % (табл. 4-7).

Разъём соединяется в четыре этапа (табл. 5-3 спецификации): сначала корпус, затем аналоговая земля C5, потом цифровые контакты 1–13 и 15–24, последними — аналоговые C1–C4 и +5 В на контакте 14. Наш вывод из этого порядка: питание DDC появляется у монитора, когда остальные цепи уже замкнуты.

Переходники DisplayPort — DVI, HDMI и VGA

DP++ на DVI и HDMI. Двухрежимный выход DisplayPort (Dual-Mode, DP++) умеет выдавать вместо сигнала DisplayPort сигнал TMDS. Переходнику остаётся сдвинуть уровни и перевести вспомогательный канал в шину DDC. Так работает TI SN75DP139: входы Main Link 0, 1, 2 и 3 становятся выходами TMDS Data2, Data1, Data0 и Clock, а линии AUX источника — шиной I²C, которую микросхема через буфер передаёт на DDC монитора. Скорость — до 3,4 Гбит/с на пару, по DVI 1.0 и HDMI 1.4b; вход I2C_EN сообщает, к какому разъёму подключён выход — HDMI или DVI. HPD от монитора микросхема передаёт источнику с преобразованием уровня, на её входе HPD — подтяжка 130 кОм к земле.

DisplayPort на VGA — только активный: нужен приёмник DisplayPort и видео-ЦАП, например NXP PTN3392 — двухлинейный приёмник DisplayPort 1.1a и тройной ЦАП. Такой переходник целиком питается от DP_PWR. Сигналы на стороне VGA разобраны в статье о распиновке VGA.

DVI-I на VGA может быть пассивным — наш вывод из таблицы контактов: в гнезде DVI-I уже есть аналоговые R, G, B, обе синхронизации и DDC. Из гнезда DVI-D так не получится — аналоговых сигналов в нём нет.

Типичные ошибки

• Пассивный кабель DP — DVI от выхода без DP++. Без двухрежимного выхода сигнала TMDS на разъёме нет; нужен активный преобразователь — наш вывод по описанию SN75DP139.
• Кабель или гнездо single link для режима dual link. Высокое разрешение, требующее больше 165 МГц, без второго канала недоступно: видеокарта ограничит режим.
• VGA через DVI-D. Аналоговых контактов в DVI-D нет, переходник на VGA в такое гнездо даже не войдёт.
• Нагрузка на DP_PWR или +5 В DVI. Лимиты — 500 мА при 3,3 В и 55 мА при 5 В: внешние платы и подсветку от них не питают.
• HPD раньше EDID. Свой приёмник DVI на ПЛИС или микроконтроллере не должен поднимать HPD, пока EDID не готов к чтению, — этого требует спецификация.
• Таблица источника для гнезда монитора. Назначение DisplayPort здесь — для стороны источника; при разводке приёмника сверяйтесь с даташитом микросхемы.