常见多媒体接口VGA、DVI、HDMI、DP引脚定义/接口转换/知识学习

jf201006

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

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


公头（Plug）实物


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）。


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）。


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


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。



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：


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	11	ID Bit地址码
2	模拟信号的“绿”	7	模拟信号的“绿”的接地端	12	ID Bit地址码
3	模拟信号的“蓝”	8	模拟信号的“蓝”的接地端	13	H Sync行同步信号
4	ID Bit地址码	9	备用	14	V Sync场同步信号
5	N/C	10	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：



2、示意与针脚定义


DVI_I的定义：

PIN	信号	PIN	信号	PIN	信号
1	D2-	9	D1-	17	D0+
2	D2+	10	D1+	18	D0-
3	屏蔽D2/4	11	屏蔽D1/3	19	屏蔽D0/5
4	D4+	12	D3-	20	D5-
5	D4-	13	D3+	21	D5+
6	DDC CLK	14	+5V	22	TMDS CLK屏蔽
7	DDC DATA	15	GND	23	TMDS CLK+
8	Analog V sync	16	HPD	24	TMDS CLK-
C1	Analog Red	C5	Analog Ground	C3	Analog Blue
C2	Analog Green			C4	Analog H sync

C1、C2、C3、C4、8脚的信号实际就是RGBHV。DVI-D的定义：

PIN	信号	PIN	信号	PIN	信号
1	D2-	9	D1-	17	D0+
2	D2+	10	D1+	18	D0-
3	屏蔽D2/4	11	屏蔽D1/3	19	屏蔽D0/5
4	D4+	12	D3-	20	D5-
5	D4-	13	D3+	21	D5+
6	DDC SCL	14	+5V	22	TMDS CLK屏蔽
7	DDC SDA	15	GND	23	TMDS CLK+
8	NC	16	HPD	24	TMDS 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：



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。


2、针脚定义

PIN	信号	PIN	信号	PIN	信号
1	D2+	2	D2屏蔽	3	D2-
4	D1+	5	D1屏蔽	6	D1-
7	D0+	8	D0屏蔽	9	D0-
10	CLK+	11	CLK屏蔽	12	CLK-
13	CEC	14	NC	15	SLC
16	SDA	17	DDC/CEC地	18	+5V
19	HPD

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：


2、针脚定义

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

不同接口能否转换？请看楼下的第二部分

jf201006

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：

VGA	DVI_I	信号
1	C1	“红”
2	C2	“绿”
3	C3	“蓝”
5	6	N/C
6、7、8	C5	地
9、10	16	备用、接地
12	7	地址码
13	C4	行同步
14	8	场同步
15		屏蔽

实物图：




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：

DVI	HDMI	信号	DVI	HDMI	信号	DVI	HDMI	信号
1	3	D2-	9	6	D1-	17	9	D0-
2	1	D2+	10	4	D1+	18	7	D0+
3	2	D2屏蔽	11	5	D1屏蔽	19	8	D0屏蔽
4			12			20
5			13			21
6	15	DDC SCL	14	18	DDC GND	22	11	TMDS CLK屏蔽
7	16	DDC SDA	15	17	+5V	23	10	TMDS CLK+
8		NC	16	19	HPD	24	12	TMDS CLK-
				14	NC	外壳	13	CEC

实物图：



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



实物图是SDTP3460G：



有屏蔽



电路正面


反面


其它





连接情况


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



实例：





屏蔽不错的




正面


反面


方案


原理图


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。



实例：
PS8121E方案




吞槽一下屏蔽


电路


元件


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。


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。




正面


反面


芯片及养分布线





元件


电路图


这个多测试了几个设备


天敏机顶盒





电信机顶盒




美如画比较老的MyGica R5 输出正常


天猫魔盒1S增强版


居然没有画面

不知何故

谢谢观赏！！

jkd-lj

先收藏了，慢慢来。。

ww5223017240

我就想知道为啥我的XBOX只能用DVI输出，不能用HDMI输出

11651189

公头图片中DVI和HDMI搞反了。

jf201006

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。

xjmar

楼主辛苦了，谢谢分享。

alicescope

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

yinjiudong

谢谢。
科技发展太快了，很多东西，等你了解了也过时了

大姆指的小窝

科普好贴学习了

1721463898

常用的接口，道理还真不知道，学习了，谢谢。

qrut

这个真是用心了，光是收集这些脚位图定义就很费时间～

jf201006

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

wfzdm

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

hyxhhh826

进来学习学习

feetprint

常用的接口，学习了，谢谢

谢祥云

还真没注意过这些

玛德陛下

很详细的资料，VGA 好多年了啊

moontree

很全面的资料，收藏一下。

Philips828

很好的文章！感谢分享！