HDMI热插拔检测原理

Posted 2021-02-09 yuanqiangfei

HDMI(19Pin)/DVI（16 pin）的功能是热插拔检测（HPD），这个信号将作为主机系统是否对HDMI/DVI是否发送TMDS信号的依据。HPD是从显示器输出送往计算机主机的一个检测信号。热插拔检测的作用是当显示器等数字显示器通过DVI接口与计算机主机相连或断开连接时，计算机主机能够通过HDMI/DVI的HPD引脚检测出这一事件，并做出响应。 在传输信号上来讲，HDMI与DVI完全兼容，只是接口封装不一样而已，下面以HDMI为例讲述HPD的原理和实现方式。下图为HDMI与DVI接口图

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　HDMI（左）与DVI（右）接口图 

 

1．显示器通过HDMI联机 

当计算机主机通过HDMI接口的HPD引脚检测到显示器与计算机主机相连时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，要求计算机的通过HDMI接口中的显示器数据通道DDC（DDC I2C总线）读取显示器DDC存储器中存储的EDID数据（扩展显示器识别数据），如果检测到显示器的工作模式范围与显卡相适应，则主机系统可以激活显卡 TMDS信号发送电路（数字视频信号发送电路）。

2．显示器断开HDMI连接 

当计算机主机通过HPD引脚检测到显示器的HDMI接口与计算机主机断开时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，通知计算机的操作系统中断显卡TMDS信号发送电路（安装在显卡上）的工作。

3．计算机主机对HPD信号的要求 

当计算机主机上的显卡检测到DVI接口HPD引脚电压大于2V时，判断为显示器通过DVI接口与主机连接：当检测到HPD引脚电压小于0.8V时，则判断为显示器与主机之间的DVI连接已经断开

                   　　显示器HPD与PWR外围图

  4．HPD信号的实现

        如上图，当计算机通过HDMI接口与显示器相连接时，主机通过HDMI的第18脚（PWR_CON_PIN18）将＋5V电压加到显示器的DDC存储器（EDID数据存储器）向DDC存储器供电，确保即使显示器不开机，计算机主机也能通过HDMI接口读取EDID数据。 
主机开机后产生 5V_SYS并通过第18脚向显示器供电，此时显示器接收到5V电压后通过内部电路使HDMI接口第19脚HPD转变为高电平，并驱动Q1使CE导通，致使HPD_GPU也转变为高电平，主机（显卡控制器）检测到HPD为高电平时，判断显示器通过HDMI与主机连接，并通过HDMI接口的第15、16脚 DDC通道（I2C）读取显示器中的EDID数据，并使主机显卡中的TMDS信号发送电路开始工作。 
当显示器与主机之间的HDMI连接断开时，主机一侧的HDP信号为低电平，主机显卡中的TMDS信号发送电路停止工作。

附加： 
1、DDC是显示器与电脑主机进行通信的一个总线标准，其全称是：DISPLAY DATA CHNNEL。它的基本功能就是将显示器的电子档案资料信息，诸如可接收行场频范围、生产厂商、生产日期、产品序列号、产品型号、标准显示模式及其参数、所支持的DDC标准类别、EDID的版本信息等等。高版本的DDC标准总线还可以允许电脑主机直接调节显示器的基本参数，诸如亮度、对比度、行场幅度的大小、行场中心位置、色温参数等等。

2、EDID数据标准：EDID(Extended Display Identification Data Standard) 就是显示器通过DDC传输给电脑主机的标准数据信息，至今已发布到第三版本，即EDID Version 3，前面分别有EDID Version 1.0，Revision 0，EDID Version 1，Revision 1，EDID Version 2，Revision 0，EDID Version 2，Revision 1等版本。就数据信息量而分，EDID分为128 BYTE和256 BYTE，将来也许会有更多数据信息量的新版EDID公布。

3、TMDS是最小化传输差分信号的英文缩写。 
Silicon Image公司开始采用面板连接、数字可视接口(DVI)和高清多媒体接口(HDMI)的形式向显示行业推广其所有权标准——最小化传输差分信号 (TMDS)。在该情况下，发射端混合了具有在铜导线上降低EMI特性的更高级编码算法，从而使得接收端具有健壮的时钟恢复性能