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[影音] 常见多媒体接口VGA、DVI、HDMI、DP引脚定义/接口转换/知识学习

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发表于 2022-6-21 18:01:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
前段时间,经常用到视频信号的转换,所以整理了有关VGA、DVI、HDMI、DP的一点粗浅知识,分两部分说明下:
第一部分是:各种接口的样子及针脚定义
第二部分是:常见接口的转换


一、接口认识

1、名称及接口形状
image.png
固定在设备上的一般为座(Receptacle),信号连接多使用针孔形状,有时也称为母头;连接电缆上的为头(Plug),信号连接多使用针形状,有时也称为公头。

母头实物
001 常见多媒体接口 母.jpg

公头(Plug)实物
002 常见多媒体接口 公.jpg

2、示意图及引脚(PIN)编号大:多数情况下,面对插座,孔状是从右到左,从上到下的方式定义孔序、双面金手指则是从右到左上下交错方式顺序定义针脚(DVI例外)。
003 常见多媒体接口 母2.jpg

对应的插头端,面对接口,孔状是按从左到右,从上到下的顺序定义针脚、双面金手指则是按从左到右上下交错方式顺序定义针脚(DVI例外)。
004 常见多媒体接口 公2.jpg

3、接口说明:VGA全称为Video Graphics Array,也就是视频图形阵列,是IBM在1987年推出的视频传输标准。DVI是1999年由INTE、COMPUQ、IBM、HP、IVEC、FUJITUS推出的接口标准,全称为Digital Visual Interface,即数字视频接口。基于TMDS(最小化传输差分信号)。HDMI(High Definition Multimedia Interface意思是高清晰度多媒体接口)是一种数字化视频/音频接口技术。在2002年12月推出,2009年5月推出1.4版本。DP(DisplayPort)也是一种高清数字显示接口标准,是2006年5月收AMD、INREL、NVIDIA、DELL、HP、联想等推出,2019年推出2.0版本。

4、发展历程
image.png

5、关于热插拔:VGA和DVI有设计时是不支持热插拔的,从接口上看,在设计时使用了两个螺丝,不仅起加固作用,同时也是避免在使用过程中随意拔插的。当然在实际使用中有些特殊情况下热插拔也是可以的:DVI头的虽然16针也是热插拔监测,但第14针(馈电)比其它针都短一些,热插拔时是先断电的。
005 DVI14.jpg
005 HDMI19.png

HDMI和DP在设计时是支持热插拔功能的,在实际使用中有烧设备或芯片的情况,是因为使用了劣质的线材或接头。如在HDMI母头的第19针,设计了一个短的热插拔监测针,在拔除HDMI的时候,这根监测针是最先断开连接的, HDMI电路监测到断开之后,就会通知输入输出设备停止工作,用来起到热插拔的作用。


二、VGA接口

VGA接口也称为D-Sub接口。在CRT显示器时代,VGA接口是必备的。因为CRT是模拟设备,而VGA采用的也是模拟协议,所以它们理所当然被匹配来使用。VGA接口采用15针的插针式结构,里面传输分量、同步等信号,是很多老显卡、笔记本和投影仪所使用的接口。后来液晶显示器出现,也带有VGA接口,但显示器内置了A/D转换器,将模拟信号转换为数字信号在液晶显示器上显示。VGA接口的一个缺点是它支持的分辨率仅有1080p,在高分辨率下字体容易虚。目前,VGA接口已逐渐退出舞台,现在更新的显示器也已经基本没有VGA接口了。

1、实物与示意图:
006 VGA.jpg

2、15针VGA各针脚的定义:按照VGA接头(15HD)的标准,共引脚的定义如下:(有时也称DB15)
PIN信号PIN信号PIN信号
1模拟信号的“红”6模拟信号的“红”的接地端11ID Bit地址码
2模拟信号的“绿”7模拟信号的“绿”的接地端12ID Bit地址码
3模拟信号的“蓝”8模拟信号的“蓝”的接地端13H Sync行同步信号
4ID Bit地址码9备用14V Sync场同步信号
5N/C10数子信号的的接地端15屏蔽端



三、DVI接口

DVI的种类有很多,接口上有DVI-A、DVI-D、DVI-I三种之分,又可分为单通道与双通道。DVI-A(DVI-Analog)接口只传输模拟(Analog)信号,实质就是VGA模拟传输规格,换了个接口而已,常用于转接显卡的DVI-I输出到VGA显示器接口(目前DVI_A已淡出市场)。DVI-D(DVI-Digital)接口是纯数字接口,不兼容模拟信号。DVI-I(DVI-Integrated)接口,兼容DVI-I和DVI-D两种插头,兼容数字和模拟信号。它们的接口形状不同,如果接口不匹配就无法插入使用。DVI接口的优势在于它传输的是数字信号,因此不需要进行信号转换,所以速度更快,信号几乎没有衰减。同样DVI接口也有相应的缺点,就是它支持的分辨率最大是2560*1600(2K),因此对于4K显示器是达不到想要的效果的。

1、三种实物图:
007 DVI.jpg
008 DVI.jpg

2、示意与针脚定义
010.jpg

DVI_I的定义:
PIN信号PIN信号PIN信号
1D2-9D1-17D0+
2D2+10D1+18D0-
3屏蔽D2/411屏蔽D1/319屏蔽D0/5
4D4+12D3-20D5-
5D4-13D3+21D5+
6DDC CLK14+5V22TMDS CLK屏蔽
7DDC DATA15GND23TMDS CLK+
8Analog V sync16HPD24TMDS CLK-
C1Analog RedC5Analog GroundC3Analog Blue
C2Analog Green

C4Analog H sync

C1、C2、C3、C4、8脚的信号实际就是RGBHV。DVI-D的定义:
011.jpg
PIN信号PIN信号PIN信号
1D2-9D1-17D0+
2D2+10D1+18D0-
3屏蔽D2/411屏蔽D1/319屏蔽D0/5
4D4+12D3-20D5-
5D4-13D3+21D5+
6DDC SCL14+5V22TMDS CLK屏蔽
7DDC SDA15GND23TMDS CLK+
8NC16HPD24TMDS CLK-



四、HDMI接口

HDMI接口是目前最主流的接口了。它在2002年提出,现在已经发展到HDMI 2.1标准,已经能够支持4K 120Hz及8K 60Hz,支持高动态范围成像(HDR),可以针对场景或帧数进行优化,向后兼容HDMI 2.0、HDMI 1.4。最主要的是,它是视音频同时传输的。如今很多的显示器内置音箱,使用一根HDMI线,就可以同时完成图像和声音的传输,这也是HDMI的一大优势。也因为如此,HDMI成为了当今显示器最常见的接口。

1、实物与示意图:
016.jpg
015.jpg

主要有标准HDMI接口,mini HDMI接口和Micro HDMI接口。对于长距离传输的HDMI线,一般线材较硬,这样,就尽量使用带有标准的HDMI接口的设备,以得到稳固的连接。Mini HDMI接口和Micro HDMI接口则更适合于小设备的使用。
image.png

2、针脚定义
PIN信号PIN信号PIN信号
1D2+2D2屏蔽3D2-
4D1+5D1屏蔽6D1-
7D0+8D0屏蔽9D0-
10CLK+11CLK屏蔽12CLK-
13CEC14NC15SLC
16SDA17DDC/CEC地18+5V
19HPD






五、DP接口

DP接口不仅是在视频传输上比较先进,在接口设计上也比较先进,在保证足够的稳定性的前提下,利用20根线实现了4条高速、1条低速差分信号的传输,不仅带宽高,而且功能强。相对于3条高速差分信号的HDMI而言在接口设计上就具有先天的优势,更没有HDMI笨拙的模数转换、扫描的弊病(有时会有色块或半屏)。所以DP的先进实至名归。DP接口目前是HDMI接口的竞争对手。在2006年5月发布接口,也就说比HDMI还要更新。目前DP接口发展到1.4版本,能传输10bit的4K 120Hz视频,也可以支持8K 60Hz视频。DP1.4兼容USB Type-C接口,这就意味着,我们可以使用DP1.4协议,在USB 3.1传输数据的同时,同步传输高清视频。从趋势来看,这对于推动周边影音及影像设备的升级,是非常有好处的。而且,DP接口也可以单根线同步传输声音,达到使用显示器声音的使用方式。

1、实物与示意图:
021.jpg

2、针脚定义
PIN定义信号PIN定义信号
1ML_Lane 0(p)通道0差分正信号11GND接地
2GND接地12ML_Lane 3(n)通道3差分负信号
3ML_Lane 0(n)通道0差分负信号13GND(CONFIG1)接地
4ML_Lane 1(p)通道1差分正信号14GND(CONFIG1)接地
5GND接地15AUX_CH(p)附属通道差分正信号‘True’ Signal for Auxiliary Channel
6ML_Lane 1(n)通道1差分负信号16GND
7ML_Lane 2(p)通道2差分正信号17AUX_CH(n)附属通道差分负信号
8GND接地18Hot Plug热插拔检测
9ML_Lane 2(n)通道2差分负信号19DP_PWR Return接头电源回复
10ML_Lane 3(p)通道3差分正信号20DP_PWR接头电源



不同接口能否转换?请看楼下的第二部分

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 楼主| 发表于 2022-6-21 18:02:01 | 显示全部楼层
第二部分:常见接口的转换

一、接口不同,传输的信号制式是一样的,只需连接不接口的对应针脚

1、VGA与DVI-A都是模拟信号,只是接口形状不一样而已。还是属于RGBHV。两种接口引脚连接如下:
VGADVI_I信号
1C1“红”
2C2“绿”
3C3“蓝”
56N/C
6、7、8C5
9、1016备用、接地
127地址码
13C4行同步
148场同步
15 屏蔽

image.png

实物图:
001.jpg
002.jpg
003.jpg

2、HDMI与DVI_D都是数字信号,接口形状不一样。适用于DVI单通道,引脚连接如下:
DVIHDMI信号DVIHDMI信号DVIHDMI信号
13D2-96D1-179D0-
21D2+104D1+187D0+
32D2屏蔽115D1屏蔽198D0屏蔽
4  12  20  
5  13  21  
615DDC SCL1418DDC GND2211TMDS CLK屏蔽
716DDC SDA1517+5V2310TMDS CLK+
8 NC1619HPD2412TMDS CLK-
    14NC外壳13CEC


实物图:
004.jpg


二、接口不同,传输的信号制式也是不一样的,需要通过IC进行转换的

1、DP转GVA数字转模拟,需要电路完成。如CS5212方案
image.png
image.png

实物图是SDTP3460G:
001.jpg
002.jpg

有屏蔽
003.jpg
004.jpg

电路正面
005.jpg

反面
006.jpg

其它
007.jpg
013.jpg
014.jpg
009.jpg

连接情况
016.jpg

2、DP转DVI_D数字转数字,不同的数字标准,需要电路完成。如SN75DP139方案
image.png
image.png

实例:
001.jpg
002.jpg
003.jpg
004.jpg

屏蔽不错的
005.jpg
006.jpg
007.jpg

正面
009.jpg

反面
008.jpg

方案
010.jpg

原理图
014.jpg

3、DP转DVI_D方案有很多,如CS521,是一款单端口HDMI/DVI电平移位器/中继器,支持1920*1080P 具有重新定时功能。它支持交流和直流耦合TMDS信号高达3.0-Gbps操作。
000 2.jpg
000 3.jpg

实例:
PS8121E方案
001.jpg
002.jpg
003.jpg

吞槽一下屏蔽
004.jpg

电路
005.jpg

元件
006.jpg

PS8121E 是一款完全集成的 AC 到 DC 电平转换器,专为 HDMITM 和 DVI 传输应用而设计。该设备专为各种应用而设计,是 DisplayPort 电平转换电缆适配器(或“加密狗”)设备的理想选择。它可以专门针对双模 DisplayPort 到 HDMI 电缆适配器或双模 DisplayPort 到 DVI 电缆适配器进行配置。功耗仅为 500mW,可直接通过 DisplayPort 输入连接供电,无需其他外部电源。
image.png

4、长线放大器当两个DVI_D设备较远时,信号衰减较厉害,可使用这样的“中继”完成DVI_D的信号放大。为了兼容DVI_A,使用了DVI_I接口中,但其中的模拟是没有放大的。
001.jpg
002.jpg
004.jpg

正面
005.jpg

反面
006.jpg

芯片及养分布线
007.jpg
008.jpg
MAX3815信号连接.JPG
MAX3815.jpg

元件
009.jpg

电路图
013.jpg

这个多测试了几个设备
IMG20220224140353.jpg

天敏机顶盒
IMG20220224140346.jpg
image.png
IMG20220224140337.jpg
IMG20220224143446.jpg

电信机顶盒
image.png
IMG20220224143803.jpg
IMG20220224154811.jpg

美如画比较老的MyGica R5 输出正常
image.png

天猫魔盒1S增强版
IMG20220224143758.jpg

居然没有画面
image.png
不知何故

谢谢观赏!!

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发表于 2022-6-21 18:28:25 | 显示全部楼层
先收藏了,慢慢来。。

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发表于 2022-6-21 18:35:59 | 显示全部楼层
我就想知道为啥我的XBOX只能用DVI输出,不能用HDMI输出

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发表于 2022-6-21 18:38:51 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
公头图片中DVI和HDMI搞反了。

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jf201006 + 6 熱心會員

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 楼主| 发表于 2022-6-21 18:52:17 | 显示全部楼层
11651189 发表于 2022-6-21 18:38
公头图片中DVI和HDMI搞反了。

谢谢提醒确实标反了,已更正。
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发表于 2022-6-21 19:48:06 | 显示全部楼层
楼主辛苦了,谢谢分享。

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发表于 2022-6-21 20:27:55 | 显示全部楼层
科普好贴,再补充个typec的吧,顺便请教下我帖子里那个转接线能支持到多大分辨率和多少赫兹啊?https://www.mydigit.cn/thread-310136-1-1.html

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发表于 2022-6-21 20:51:18 | 显示全部楼层
谢谢。
科技发展太快了,很多东西,等你了解了也过时了

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jf201006 + 6 我很贊同

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发表于 2022-6-21 21:05:40 | 显示全部楼层

科普好贴学习了

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发表于 2022-6-21 21:15:07 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
常用的接口,道理还真不知道,学习了,谢谢。

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发表于 2022-6-21 21:22:46 | 显示全部楼层
这个真是用心了,光是收集这些脚位图定义就很费时间~

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 楼主| 发表于 2022-6-21 21:27:13 | 显示全部楼层
qrut 发表于 2022-6-21 21:22
这个真是用心了,光是收集这些脚位图定义就很费时间~

是用了点时间,主要是正好要使用,所以全部了解了一下
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发表于 2022-6-21 21:49:27 | 显示全部楼层
dvi最乱,hdmi和dp应用面基本重合,dp一直没有普及,但是这么多年以来也没死

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jf201006 + 6 我很贊同

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发表于 2022-6-21 22:04:37 | 显示全部楼层
进来学习学习

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发表于 2022-6-21 22:07:03 | 显示全部楼层
常用的接口,学习了,谢谢

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发表于 2022-6-21 22:14:14 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
还真没注意过这些

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发表于 2022-6-21 22:59:20 | 显示全部楼层
很详细的资料,VGA 好多年了啊

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发表于 7 天前 | 显示全部楼层
很全面的资料,收藏一下。

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发表于 7 天前 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
很好的文章!感谢分享!

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