MPSOC DP协议介绍
一 DP介绍
1.1 DP介绍
DP协议(DisplayPort)是一种数字视频传输协议,用于连接计算机或其他设备与显示器或电视等显示设备。DP协议由VESA(Video Electronics Standards Association)制定,其目的是取代传统的VGA、DVI等模拟视频接口,提供更高的视频质量和更大的带宽,支持更高的分辨率、更快的刷新率和更丰富的色彩深度。
DP协议的主要特点如下:
高清晰度:DP协议支持4K、5K和8K等高分辨率视频输出,能够提供更清晰、更细腻的图像质量。
高带宽:DP协议提供高达32.4Gbps的带宽,比传统的DVI和HDMI等接口要高得多,能够支持更高的视频分辨率和更快的刷新率。
多功能性:DP协议支持视频、音频和数据传输,能够通过一个接口实现多种功能,方便用户使用。
版权保护:DP协议支持HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)版权保护技术,能够保护数字内容的版权,防止盗版和非法复制。
DP协议的优点在于它支持更高的分辨率和更大的带宽,能够提供更清晰、更细腻的图像和更快的刷新率,同时还能够通过一个接口实现多种功能,非常方便。在现代计算机和显示设备中,DP协议已经成为主流的数字视频传输协议之一。
1.2 DP接口和HDMI接口的区别
HDMI和DP接口都是出现在电脑以及显示器上的常见的视频接口。日常所能见到的VGA,HMDI,DP其实都是一种协议。遵从这些协议而来的接口也就被称为DP接口,HDMI接口等。
DP接口和HDMI接口的核心区别在于带宽。目前4K 60Hz屏幕所需要的带宽是:3840x2160(分辨率)x8(bpc)x3(像素倍数)x60(刷新率)/0.8(hdmi采用的8b/10b编码)/1024的3次方=13.9046Gbps。HDMI1.4最高只支持10.2Gpbs的带宽。因此HDMI1.4接口无法支持4K 60Hz的屏幕。HDMI 2.0,最高只支持18Gbps的带宽,所以他最高也就只能支持4K 60Hz的显示器,但是如果你的显示器是4K 120Hz那么以他的带宽水平就无法支持了。反观DP接口,最早的DP1.2接口的带宽就达到了21.6bps,而目前普及率非常高的DP1.4的带宽则达到了32.4gbps,完美地支持了4K 144Hz以及8K 30hz的屏幕,几乎覆盖了普通用户所能用到的极限值。
其他的区别:
- 色彩空间:DP接口支持DCI-P3色域,而HDMI则不支持,这对于设计人员来说可能会有比较大的影响。
- 接口:DP接口可以和雷电接口进行组合,从而实现更方便的类型设备拓展。而HDMI则不具备这样的功能。其次,AMD多屏拼接技术必须使用DP接口才可以实现,HDMI接口无法实现。
- 其他细节:在音频传输采样率,采样大小,色彩深度支持程度等等都会有一定的差异,但是对于普通用户的影响几乎不可感知
1.3 DP1.4和DP2.0的区别
DP2.0全称是DisplayPort2.0,由管理方VESA视频电子标准协会于2019年发布,是一种数字式影音数据交换协议,主要用于视频源与显示器等设备的连接,也支持携带音频、USB和其他形式的数据。
接口方面,据DP2.0管理方VESA协会公布,DP Alt模式可与USB4规范无缝衔接,USB4融合了雷电和USB协议,将在雷电3免专利费的基础上推广。USB4采用USB-C接口设计,也意味着DP2.0物理接口可转型为新型的USB Type-C接口,因此DP2.0接口可以有DP和USB Type-C两种形态。为了区别于普通的Type-C接口,DP2.0会在接口处增加DP标识,就像雷电3接口旁边有雷电标识一样,用户可以更直观识别出DP2.0接口。所以,DP2.0有DisplayPort和USB Type-C两种物理外形,DP1.4还是传统的DisplayPort接口。
传输带宽方面,按照设计方案,DP 2.0的传输带宽高达80Gbps,是当前DP1.4的2.5倍,是HDMI 2.1的1.6倍,最大支持16K(15360*8460)的超强分辨率,甚至双屏4K 144Hz无损也不再话下。同时DP2.0使用了最新的编码协议,新标准的带宽利用率高达97%,有效带宽峰值为77.4 Gbps,约是DP1.4有效带宽的3倍。DP2.0带宽为80Gbps,支持16K@60Hz、8K@120Hz和4K@144Hz;DP1.4的带宽为32.4Gbps,支持8K@30Hz和4K@120Hz。
二 DP协议
2.1 DP协议层
DP协议分层为Link Layer 和 Physical Layer。DP Link层可分为3部分
- Main Link:主链,用于单向传输音视频流,高带宽,低延时,由DPTX/DPRX组成。支持1、2、4lane和不同的速率。
- AUX Channel:辅助通道,用于传输低带宽需求的数据,以及链路管理和设备控制信号。AUX CH为差分信号,半双工
- Hotplug Detect:HPD是热插拔检测信号。
另外,
- DPCD:全称DisplayPort Configuration Data,是DP的配置数据,描述接收端的性能。source与sink之间通信就是通过DPCD寄存器进行读写,以及链路的管理。配置辅助通道。
- EDID:全称为Extended Display Identification Data,扩展显示标识数据,,定义了DP接收装置的性能。Source通过识别slink传输过来的EDID数据,它包括了供应商信息、最大图像大小、型号名称、屏幕尺寸和颜色设置等等。配置主链信息。
DP PHY层将数据传输到DSC Encoder进行编码压缩,编码压缩前后数据量大概是3:1。
之后进入8b/10b编码或128b/132b编码,编码后传输,传输后解码。
2.2 信息交流过程
- 通过Hotplug检测sink是否接入
- 接入后,source端读取DPCD接收器性能,比如多少条lane,数据速率是多少
- sink端返回DPCD信息
- source端读取EDID,显示状况、数据位宽、屏幕分辨率等基础信息
- sink端返回EDID信息
- source端写DPCD配置到sink端
- 开始进行link训练(测试),包括眼图测试、抖动测试、摆动测试、频锁、相锁、错误率计算等。如果检测到有问题,就会重新读取配置
- 返回link状态
- 进行数据传输
3 Xilinx MPSoC PS端DP接口
- DP控制器支持两个5.4G的lane,分辨率最大支持4K@30
- DPDMA用来搬运数据,支持6通道
- 支持两路视频混合
- 绿色为音频数据,支持两路音频输出混合
- 支持视频和音频数据从PL发送出去。
-video/graphics如果是利用DPDMA从memory中取出,输入流成为非实时输入
如果是实时输入,video/graphics可以由PL端提供。视频时序可以由PS或PL提供
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