DVI接口應用系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

2.4 TFP401A的散熱與敷銅

PowerPADTM封裝技術使得TFP401A具有很高的工作熱穩(wěn)定性。該芯片底部有一個大約25 mm散熱焊盤，推薦在芯片焊接時將其與PCB板的信號地相連，這可提供更好的EMI性能，改善的線涌浪電流對電源噪聲的抑制能力會更強。具體操作時，可在芯片散熱焊盤的位置放置一直徑100 mm左右的通孔焊盤，并在其內(nèi)部填滿焊錫并與底層的地線敷銅相連，以便將芯片發(fā)出的熱量通過通孔內(nèi)填充的焊錫傳遞到背面并輻射出去。

由于TFP401A通常工作于高頻數(shù)字模擬混合信號環(huán)境，故推薦在PCB板頂層和底層全部敷銅。大面積的地線敷銅一方面能為芯片提供相對安靜工作環(huán)境，另一方面也有利于芯片的散熱。雖然TFP401A在芯片上提供了模擬、數(shù)字等4類電源引腳和地線引腳，但其實很難將4條地線分開走線并一點接地。一般是將所有的接地引腳與地線敷銅相連，并利用過孔引開地線敷銅上的電流走向，使得4類地線的地電流絕大部分沿不同的路徑流動，最后匯合到一處即可。

2.5信號走線與阻抗匹配

在DVI鏈路結(jié)構(gòu)中，在XGA 60Hz場頻下，其鏈路時鐘可達到650 MHz，而芯片內(nèi)部的采樣時鐘將達到615 GHz.在如此高的工作頻率下，芯片對電路布線的方式以及焊盤尺寸都會變得很敏感。粗略估計，高頻電路中1 mm的導線上大約有l(wèi) nH的電感量，這樣，在650 MHz的鏈路頻率上，一段10 mm的導線將會產(chǎn)生40Ω的阻抗，所以，芯片的信號輸入引腳要盡量靠近DVI接口插座。不同信號通道的信號線應避免平行走線，且信號線之間應盡量有一條地線來進行隔離，以盡最大可能避免高頻信號之間的交叉串擾。

在芯片的信號輸出端，時鐘輸出腳（ODCK）上最高能輸出86 MHz的方波信號，像素數(shù)據(jù)輸出引腳經(jīng)常工作在高于25 MHz的工作頻率上。如果像素數(shù)據(jù)到顯示控制電路的引線較長，就要考慮輸出信號的阻抗匹配問題。由于信號的反射、過沖、下沖加上周圍環(huán)境的影響，若不進行匹配，就很容易使顯示數(shù)據(jù)接收端的控制電路出現(xiàn)邏輯混亂。所以在實際應用中，要盡量在靠近TFP401A每一個信號輸出端的地方串入匹配電阻，以抑制信號的二次反射。阻值一般可在33～100Ω之間選取，筆者設計時選用了33Ω的匹配電阻，對應的信號連線寬度為20 mil.

3 VESA標準簡析

目前市場上的雙顯示接口顯卡通常是將15針VGA接口作為系統(tǒng)的主顯示接口，而把DVI接口作為輔助顯示接口。在DVI接口未連接顯示器的情況下，輔助通道的顯示信號是關閉的。為正確啟動和使用DVI接口信號，通常需要掌握幾個重要的VESA顯示標準。

3.1 DDC接口設計

DDC （DisplayDataChannel）即顯示數(shù)據(jù)通道。在DVI協(xié)議中使用的是DDC2B，這是一套建立在I2C總線協(xié)議上的通訊標準，主機（Host）和顯示設備之間通過DDC通道來查詢和傳遞EDID數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)顯示設備的正確使用和即插即用。目前主要的DDC標準有以下幾種：

DDC1：最初的DDC標準，是由顯示器向主機連續(xù)傳送EDID信息的單向數(shù)據(jù)通道。

DDC2：可以使主機讀取顯示器擴展顯示信息EDID的雙向數(shù)據(jù)交換通道。

DDC2B：允許主機和顯示器進行雙向代碼交換，主機可向顯示器發(fā)送顯示控制命令。

DDC2B+：允許主機對顯示器進行控制的雙向傳輸數(shù)據(jù)通道，該標準的通信帶寬更寬，甚至可以連接游戲桿和鼠標等其它外設。

實現(xiàn)DDC接口的核心電路為串行I2C總線的EEPROM電路。電路設計的關鍵是滿足I2C總線標準的要求，設計時為了保證電路安全，需串接50～100Ω的限流電阻。

3.2 EDID標準

實現(xiàn)DDC接口一般需要編寫EDID數(shù)據(jù)。E-DID是一種有著許多不同變量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它向主機定義了顯示器的標識和各種不同的顯示能力，并且獨立于顯示器和主機的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。編寫EDID的關鍵是要清楚地了解EDID數(shù)據(jù)格式和擴展顯示標識數(shù)據(jù)，其內(nèi)部包含有顯示設備的制造廠商、產(chǎn)品序列號、EDID版本信息等，同時指出了顯示設備所支持的顯示能力，包括顯示的分辨率、場頻、行頻的范圍、消隱信號的時序構(gòu)成、顯示的色度系數(shù)等參數(shù)。這些參數(shù)存儲在顯示器中專用的1 Kb的EEROM存儲器中（即E-DID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是128 Byte）。PC主機和顯示器通過DDC數(shù)據(jù)線訪問存儲器中的數(shù)據(jù)，以確定顯示器的顯示屬性（如分辨率、縱橫比等）等信息。

3.3 HPD （HotPlugDetectionl熱插拔檢測

HPD用來監(jiān)測顯示設備的接人或拔除。當系統(tǒng)通過HPD檢測到有顯示設備接人時，就會通過DDC通道來訪問其EDID數(shù)據(jù)，以期正確驅(qū)動新接人的顯示設備。

DVI接口協(xié)議要求DVI接口兼容顯示設備須能提供EDID1.2或EDID2.0數(shù)據(jù)。系統(tǒng)啟動或在用戶修改監(jiān)視器顯示屬性時，應通過DDC通道查詢EDID數(shù)據(jù)。如果所接入的設備有錯或者未檢測到EDID數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將不啟動DVI接口的信號輸出。實際應用時，應將EDID數(shù)據(jù)寫入到一塊I2C總線接口的EEPROM中。可將其時鐘線（SCL）、數(shù)據(jù)線（SDA）和DVI接口插座的第6、7腳相接。將DVI接口插座的第16腳通過1 kΩ上拉電阻和第14腳（DVI接口DDC+5V電源端）相連就可構(gòu)成顯示設備的HPD信號。

4結(jié)束語

本文從工程應用的角度出發(fā)，分析了DVI的架構(gòu)及基本原理，同時詳細介紹了一種經(jīng)過實驗驗證的DVI接收系統(tǒng)的應用設計方法，目的是使讀者迅速掌握DVI的通信協(xié)議及其應用電路的設計，以便從接口提取視頻信息，擺脫對計算機內(nèi)部復雜的硬件原理的研究，使DVI接口的高質(zhì)量數(shù)字視頻信息可以按用戶要求進行開發(fā)和利用。