用於串行數據連結編碼視頻數據的通訊的並行接口總線的製作方法
2023-10-22 19:48:57
專利名稱：用於串行數據連結編碼視頻數據的通訊的並行接口總線的製作方法
技術領域：
本發明的實施例一般涉及總線結構以及視頻和音頻信號的通訊方法，尤其涉及上述用途的並行和串行總線。
背景技術：
高質量聲音-圖像信號從多媒體信源到多媒體信宿的可靠發送一直是一項艱苦的工作，因為提供清晰的視頻圖像和音頻聲音需要高速率發送大量數據。此類信源的例子包括DVD播放機、機頂盒、聲音/視頻(A/V)接收機，信宿的例子包括高清晰度(HD)電視(或數位電視DTV)以及計算機監視器和/或顯示器。模擬接口，諸如複合、超級視頻(S-Video)以及分圖視頻接口，傳統地用於發送聲音-圖像信號。但是這些模擬接口的使用，以及用於產生模擬信號的數-模轉換，造成信號質量下降。當壓縮音頻和視頻信號時，信號質量下降進一步加劇。
克服傳統發送技術缺點的一種方法是高清晰度多媒體接口(HDMI)的開發，它指定了一種通過串行HDMI連結發送未壓縮、高質量數位化音頻和視頻信號的協議。高清晰度多媒體接口規範1.0版於2002年12月9日出版，www.hdmi.org提供。還有HDMI規範1.1、1.2、1.2a、1.3和1.3a版。此外，HDMI提供了HDMI發送器(即設置在「HDMI信源」內的發送器，例如電視機機頂盒、DVD播放機等)和HSMI接收器(即設置在「HDMI信宿」內的接收器，例如計算機監視器，高清晰度電視以及其他高清晰度視頻顯示器)間的高速、高質量串行連結。另一個視頻標準是1999年4月2日的數字視頻接口(DVI)修訂本1.0標準，www.ddwg.org的數字顯示器工作集團提供。聯合顯示器接口(UDI)是又一個接口標準，www.udiwg.org的UDI工作集團提供。HDMI的設計目的是，它的信號可以隨DVI發送器發送。
最小化傳輸差分信號(TMDS)用10比特表示8比特並在相對時間的信號中的數字0s和1s間保持平衡，以獲得持續不變的平均DC水平。TMDS包括兩個階段。在第一階段，每個比特是相對前一比特改變的XOR或XNOR，其中第一比特沒有被改變。編碼器通過確定哪個將導致與指出使用了哪一個的第9比特的最小轉換，在XOR和XNOR之間進行選擇。在第二階段，第一8比特隨意地轉化，甚至超出了0和1的平衡，並獲得了持續不變的平均DC水平。第10比特指出了轉化是否發生。TMDS的全面論述由1999年4月2日DVI修訂本1.0文件第3章提供。DVI和HDMI每個都是一種基於TMDS的發信號協議。
DVO(數字視頻輸出)和SDVO(串行數字視頻輸出)是眾所周知的視頻連接器接口，由英特爾公司開發用於和母板連接。
提出了不同的低插腳計數裝置，其中窄的，高速的接口被用來在半導體晶片(亦稱小片)間進行廣泛的信號組的通訊。
HDMI發送器典型地包括功能塊，用於將表示音頻和視頻信號的數據格式化為HDMI適用的信號，以及用於串行化那些信號。當HDMI發送器是功能性的時候，用於在那些功能塊之間傳遞數據的它們內部常規結構連結和處理，在保持HDMI適用數據向外傳遞到發送器時，不容易促進那些功能塊的物理分離。
發明內容
在一些實施例中，裝置包括總線、並行信源，以及並行信宿。並行信源用於向總線提供包括視頻信號的信號並行組，其中總線具有多個分支，少於用於表示像素的多個信號，因此像素被多於一個的並行組所表示。並行信宿用於從總線接收信號並行組，其中並行信宿包括用於將信號組的至少一部分分離成多信道的信號提取器，以及用於對已分離信號進行編碼和串行化的編碼器和串行器電路。
在一些實施例中，裝置是系統視頻和音頻信源裝置，通過電纜中的串行連結耦合到系統視頻和音頻信宿。
在一些實施例中，設備包括配置用於接收並行編碼信號子集的並行輸入接口。該設備還包括配置用於從並行編碼信號子集中提取比特組以形成提取組的信號提取器；以及多個串行器，其中每一個被配置用來至少串行所述提取組之一以形成串行組，其中串行組通過串行連結發送。
在一些實施例中，用於重新生成在一個或多個串行連結上發送的編碼信號的轉發器包括一個或多個進入的串行數據連結，以及一個或多個配置用於從一個或多個進入的串行數據連結編碼信號的並行信源。該轉發器進一步配置用於生成並行編碼信號；一個或多個並行信宿配置用於從所述並行的基於TMDS的信號中提取比特組。它進一步配置為串行所述比特組用於在所述一個或多個串行信宿上發送；一個或多個並行總線用於將所述並行編碼信號從所述一個或多個並行信源運載到所述一個或多個並行信宿。
這些和其他實施例的附加特徵被描述和要求權利。
本發明的實施例結合附圖在下面的詳細描述中將更為充分。
圖1是根據本發明的一些實施例，表示未壓縮的數位化視頻和數位化音頻的數據通過並行通訊連結進行通訊的功能性方框示意圖。
圖2是根據本發明的一些實施例，包括並行數字視頻接口信源、並行總線，以及並行數字視頻接口信宿的多媒體信源的方框示意圖。
圖3是根據本發明的一些實施例，示出適用於實施圖2的總線發送器的並行HDMI總線發送器的方框示意圖。
圖4根據本發明的一些實施例，示出了描繪在並行HDMI總線上傳輸並行HDMI數據信號和並行HDMI控制信號子集的時間的定時圖。
圖5是根據本發明的一些實施例，示出了並行HDMI總線接收器和發送器的方框圖。
圖6是根據本發明的一些實施例，示出了另一個並行HDMI總線發送器的方框圖。
圖7是根據本發明的一些實施例，示出了配置用於在一個或多個串行數據連結上重新生成基於TMDS的信號的基於TMDS的轉發器的方框圖。
圖8是根據本發明的一些實施例，示出了一個系統的方框圖。
在附圖的幾個視圖中，使用類似的參考號碼表示相應的部分。注意，大部分參考號碼包括一個或兩個最左邊的數字用來一般地表示首次引入該參考號碼的圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明的一些實施例，示出了至少運載用於在串行數據連結上發送的編碼視頻的並行信號的通訊的功能性方框圖100。在一些實施例中，並行信號表示未壓縮的、數位化的高清晰度(HD)視頻和數位化多聲道音頻(MC)信號以及轉換並行通訊連結，如圖1所示。特別地，該圖描繪了HD/MC總線發送器(Tx)102，配置用於將高清晰度視頻和/或多聲道音頻數據信號(HD/MC)改變成一種適合通過並行HD/MC總線130傳輸到HD/MC總線接收器(Rx)104的格式。HD/MC總線Tx102運行，將一「m」比特寬度的並行數據信號分隔，其中每一個表示了一m比特詞中的一個比特。該m比特詞可以包括表示像素或數位化音頻的範例的比特。HD/MC總線Tx102接收m比特寬度並行數據信號，並隨後將那個m比特詞分隔成一套升序比特(D1)110以及一套降序比特(D0)112，共同稱為數據比特。在一些實施例中，HD/MC總線Tx102可以接收控制信號，包括控制比特(C)114，用來促進HD/MC數據信號-至少部分地-通過位於HD/MC總線Rx104下遊的串行通訊連結(未示出)傳輸。正如在此所使用，根據高級電視系統委員會(ATSC)，術語「高清晰度」在一些實施例中可以描述任何具有等同於720p或1080i/p或更高解析度的電視視頻。然而，本發明的一些實施例被用於和非HD信號的視頻信號及非MC音頻信號的音頻信號相關。
在HD/MC信號的發送過程中，HD/MC總線Tx102在一個時鐘信號的一個或多個時鐘周期內將控制比特114驅動至並行HD/MC總線130上。在一些實施例中，HD/MC總線Tx102可以在時鐘150的一個或多個邊緣的一個或多個時鐘周期152內，將每個升序比特110、降序比特112，以及控制比特(C)114驅動至HD/MC總線130上。在範例中顯示，HD/MC總線Tx102可以在第一時鐘邊緣154內將升序比特110驅動至並行HD/MC總線130上，並可以隨後在第二時鐘邊緣156驅動降序比特112。當並行HD/MC總線130可以被配置為具有任何比特寬度，它可以被描述為具有比特寬度「n」(即它是「n」比特寬的)，其中n小於m。依次地，HD/MC總線Rx104接收分別傳達控制比特114和數據比特110和112的控制和數據信號。通常，HD/MC總線Rx104還可以對數據比特110和112的傳遞重新計時，以便使它們能夠和時鐘周期一致，就如它們再次恢復到m比特的預發送比特寬度。注意，降序比特112和升序比特110，和控制比特114一樣，可以在一個或多個時鐘的任何時鐘邊緣以任何次序發送。因此，先於在串行通訊或數據連結上發送，控制比特114可以在HD/MC總線Tx102和HD/MC總線Rx104間，在與降序比特112和升序比特110相同的物理通道上傳輸。同樣地，並行HD/MC總線130有利地減少了HD/MC總線Tx102和HD/MC總線Rx104之間的內部連接的數量(例如，將內部連接數量減少到n，而不是需要m個內部連接)。這樣的減少保存了資源，例如底板的數量(即，通過減小小片尺寸)，否則將被消耗用於提供給內部連接，例如使用m個線連接襯墊。
圖8示出了可以用於和本發明的一些實施例連接的系統。圖8包括一些元件和包括在圖2、3、5、6中的參照號，並示出了這些元件的一個可能的排列。然而，在其他實施例中，元件存在於和圖8不同的系統中。參見圖8，系統數字視頻和音頻信源裝置810在串行通訊連結270(或570)上向系統視頻和音頻信宿裝置820提供顏色分離的串行化的信號。連結270位於可能有幾米長的電纜818中。作為舉例，信源裝置810可能包括DVD播放機、機頂盒、計算機，或其他根據HDMI標準或一些其他格式提供信號的裝置。作為舉例，信宿裝置820可能包括顯示器和音頻裝置，諸如HDTV或計算機接口晶片。
信源810包括視頻處理晶片812(例如，MPEG晶片或圖形晶片)。在一些實施例中，晶片812也處理音頻信號，在其他實施例中，不這樣。視頻處理晶片812包括視頻處理電路814，它向信號格式化電路210(或310或610)提供視頻信號。信號格式化電路210向總線發送器220(或300或600)提供視頻、音頻和控制信號，隨後在總線230(或350)的更少數量的並行點到點導線上將它們提供給總線接收器240(或500)。總線接收器240被包括在物理層(PHY)晶片260內，260串行化收到的並行信號並將它們按連結270上所用格式放置。
視頻處理晶片812適合於僅在很短的導線(而不是很長的諸如818電纜)上向同一裝置中其他晶片提供信號。另一方面，PHY晶片260適合於在電纜818中的連結270上發送晶片。視頻、音頻和控制信號在總線230上以並行格式被提供，如結合其他圖所作的描述。因此，信號格式化器210和總線發送器220位於並行視頻和音頻信源208中。作為一個例子，來自發送器220的信號是TMDS信號，因此並行視頻和音頻信源208就是指並行TMDS信源(P/TMDS信源)，而PHY晶片260(為並行視頻和音頻信宿)就是指並行TMDS信宿(P/TMDS信宿)。然而，在其他實施例中，並行信源208和並行信宿260不包含TMDS信號。在這些其他實施例中，信號可能類似TMDS信號但不正好是TMDS信號，如跟隨8b10b編碼獲得DC平衡。
如圖8所示，時鐘信號通過連結270和電纜818被提供到信宿裝置820。在其他實施例中，時鐘信號通過數據恢復，因此時鐘信號不通過連結270提供到信宿820。
圖2示出了根據本發明的一個實施例，實施並行HD/MC總線的信源或發送器，其中HD/MC總線被配置為在信號格式化器和串行器之間進行並行高清晰度/多信道(HD/MC)信號通訊。在此例中，根據本發明的一個實施例，基於TMDS的信源200實施圖1的並行HD/MC總線，在信號格式化器210和串行器250之間進行至少並行HD/MC數據信號的通訊。信號格式化器210配置用於將音頻信號202以及視頻信號204從公知的音頻和視頻格式類型格式化為可用於通過串行通訊連結270進行HD/MC數據通訊的特殊格式。這種格式的一個例子基於上面所討論的TMDS。串行器250配置用於串行化並行數據信號和並行控制信號，來以信號格式化器210特定的格式通過串行通訊連結270重新發送。在一些實施例中，總線Tx220和總線Rx240分別和HD/MC總線Tx102和HD/MC總線Rx104共享類似的功能性。連結270可能包括不同的四對三個信道用於具有控制信號的視頻和音頻，一個信道用於時鐘信號(如果時鐘在晶片間發送)。
在本發明的一個特定實施例中，並行HD/MC總線230被布置在基於TMDS的信源200內部，200具有輸出262用於根據基於TMDS的發信號協議將數據發送到串行數據連結270上。基於TMDS的信源200也包括並行TMDS信源(P/TMDS信源)208以及並行TMDS信宿(P/TMDS信宿)260。在一些實施例中，並行TMDS信源208可以是包括信號格式化器210、總線Tx220和輸出埠(O/P)221(也指並行TMDS輸出埠)的裝置，其中埠用於將並行TMDS數據信號發送到並行HD/MC總線230。並行TMDS信宿260可以是包括總線Rx240、串行器250，以及輸入埠(I/P)231(也指並行TMDS輸入埠)的另一個裝置，其中埠用於接收來自並行HD/MC總線230的數據信號。依靠所使用的技術名詞，埠221可以被視為單一埠或埠組(總線中每條分支對應一個)。埠231類似。在一些實施例中，術語「並行TMDS信號」或其變化，指包括例如，在為發送到串行數據連結270而(例如被串行器250)串行化時，編碼符合基於TMDS發信號協議的數據(諸如視頻和/或音頻數據)的任何信號。因此，「基於TMDS的並行數據信號」和「基於TMDS的並行控制信號」是分別含有數據比特和控制比特的並行信號，編碼符合基於TMDS發信號協議(例如，當被串行化並通過兼容TMDS的串行連結發送時)。同樣注意，並行HD/MC總線230可以被用來實施「基於TMDS的並行總線」。在不同實施例中，並行TMDS信源208、並行HD/MC總線230以及並行TMDS信宿260可以組成以下任一的全部或部分用於按照DVI規範發送數據信號的數字視頻接口(DVI)信源；用於按照UDI特別利益集團持有的UDI規範的推薦發送數據信號的聯合顯示器接口(UDI)信源；用於如加利福亞州桑尼維爾市Silicon圖像有限公司定義發送的內部TMDS信源(iTMDS)；以及其它任何類似的發信號協議類型。
在一些實施例中，基於TMDS的信源200組成高清晰度多媒體接口(HDMI)信源(或發送器)，用於在串行數據連結270上發送兼容HDMI的數據信號。因此，信號格式化器210和串行器250分別在並行TMDS信源208中實施HDMI格式化器，以及在並行TMDS信宿260中實施轉換最小化差分信號(TMDS)發送器。因此，信號格式化器210運行，在一個HDMI數據周期中產生「m」個並行HDMI數據信號，在一個HDMI控制周期中產生並行HDMI控制信號。例如，信號格式化器210可以產生24個並行HDMI數據信號，其中每個時鐘周期含有24個數據比特，以及產生至少4個並行HDMI控制信號，其中每個時鐘周期含有4個比特的控制比特。有利地，並行HD/MC總線230減少了內部連接的數量，否則將24個並行HDMI數據信號發送到TMDS發送器是需要的。總線230包括「n」個內部連接導線的分支來運載這「n」個信號。在範例中，n可以是12而m可以是24。分支可以在發單端信號時包括一根導線，在發差分信號時包括兩根導線。
此外，並行HD/MC總線230使得信號格式化器210能在與串行器250不同的底板上形成，因此可以以分開的製造過程生產。傳統地，信號格式化器210和串行器250在相對複雜的混合信號製造過程中形成。這種混合信號過程更加複雜，因為既需要數字集成電路(IC)製作過程來構建信號格式化器210，又需要模擬集成電路製作過程來構建串行器250。因此通過實施並行HD/MC總線230，信號格式化器210和串行器250可以以更合適的製作過程分開製造，因此簡化了製造並增強了各自的可靠性。此外，當信號格式化器210和串行器250封裝在不同的電子裝置包時，並行HD/MC總線230可以減少插腳伸出(即輸入和/或輸出插腳的總數)，否則需要在兩者之間機械內部連接。注意，術語「插腳」用來表示與晶片(亦稱小片)的連接，不考慮其結構。不必要一種伸長結構來適配插槽。例如，插腳可以是焊接墊片或連接其上的東西。
圖3是根據本發明的一些實施例，示出了適於實施圖2的總線發送器200的並行HDMI總線發送器300的框圖。其他實施例有不同的詳情。並行HDMI總線發送器300包括信號分隔器320以及用於控制並行HDMI信號分隔和發送的控制器330。信號分隔器320運行，將m比特寬的一組並行HDMI數據信號分隔為並行HDMI數據信號的兩個或多個子集，其中每一個具有n(或更少)的比特寬度。例如，如果一套並行HDMI數據信號包括24比特來表示一個像素，那麼並行HDMI數據信號的子集可以包括12比特(即，兩個12比特的子集含有一個24比特像素的像素數據)。在一些實施例中，總線發送器300可能被看做發送HMDI信號的DVI發送器，因為格式化器310將信號做成HDMI格式，發送器300將它們發送。
在一些實施例中，信號分隔器320包括時鐘邊緣同步裝置(Clk邊緣同步)324，用來將每個n比特子集的發送與上升時鐘邊緣或下降時鐘邊緣同步。信號分隔器320同樣包括信號路由器(SR)322，依照控制器330運行，將並行HDMI數據信號子集或並行HDMI控制信號路由到並行HDMI總線。注意，至少在一些實施例中，時鐘邊緣同步裝置324可以實施兩種數據速率轉變，用於將數據發送從每時鐘周期1比特轉變為2比特。在不同的實施例中，時鐘邊緣同步裝置324可以被配置來發送每時鐘周期單比特，或它可以發送比特的多子集，用於多數據周期上的像素數據來進一步減少總線寬度，從而減少插腳伸出用於含有並行HDMI總線發送器300的集成電路包。例如，並行HDMI數據信號可以包括每時鐘周期或時鐘邊緣6個比特(即，一個24比特像素的像素數據的6比特的4個子集)。如另一個範例，並行HDMI數據信號可以包括每時鐘周期或時鐘邊緣12比特(即，一個48比特像素的像素數據的12比特的4個子集)。通常，任何數量的比特可以表示像素數據，它的一部分可以被分配到任何數量的子集。每個子集可以具有像素數據的每個部分的相同或不同的比特數量，那些子集在每個時鐘周期的一個邊緣或兩個邊緣上計時。
在範例中顯示，信號格式化器是HDMI協議格式化器310(或HDMI格式化器)，配置來接收公知音頻-視頻格式類型的音頻信號360和視頻信號362。HDMI協議格式化器310隨後格式化音頻信號360和視頻信號362使它們在通過兼容HDMI的連結串行發送時符合HDMI要求。也就是，HDMI協議格式化器310產生並行HDMI數據信號以及並行HDMI控制信號，信號在被編碼和被TMDS發送器串行化時符合例如高清晰度多媒體接口規範1.1版。HDMI規範由HDMI許可LLC持有。TMDS是加利福亞州桑尼維爾市Silicon圖像有限公司的註冊商標。然而，術語TMDS在這裡不是用作商標，而是用作如背景技術部分所描述的那樣。在一些實施例中，HDMI協議格式化器310生成下列控制信號垂直同步(VS)312、水平同步(HS)314，以及控制比特三和二(CNTL[3:2])316。有利地，HDMI協議格式化器310不需要生成或向總線發送器300傳遞控制比特1和0(CNTL[1:0])，總線發送器300可以依次先執行控制比特1和0(CNTL[1:0])的通訊。通過忽略控制比特1和0(CNTL[1:0])，並行總線帶寬和處理時間可以保存。
HDMI協議格式化器310同樣產生兩個附加信號，如顯示允許(DE)356和時鐘(Clk)358所示，在一些實施例中，可以指像素時鐘。它同樣生成並行HDMI數據信號(D[m:00])318，包含生成用於表示m比特視頻、音頻和/或輔助數據的數據比特。輔助數據在一些實施例中可以指描述活動音頻或視頻流的任何數據，包括HDMI信源的特性。也就是，HDMI輔助信號可以包括音頻信號。並行HDMI總線發送器300配置用來將顯示允許356和時鐘358轉達給控制器330。而且，並行HDMI總線發送器300配置用來將並行HDMI數據信號318以及並行HDMI控制信號312、314和316傳達給信號分隔器320。顯示允許356和時鐘358信號傳播給控制器330，控制信號路由器322的運行。注意，在可替代的實施例中，HDMI協議格式化器310可以被以下一個或多個代替DVI協議格式化器、UDI協議格式化器、iTMDS協議格式化器，或其他任何基於TMDS協議格式化器。
繼續圖3所示的範例，控制器330配置來管理信號路由器322的運行，在控制期將並行HDMI控制信號312、314和316施加到並行HDMI輸出埠(P[n:00])345，以及在HDMI數據期將並行HDMI數據信號318的子集施加到那些同樣的輸出埠。有利地，控制信號垂直同步312、水平同步314，以及控制比特三和二316可以通過和並行HDMI數據信號一樣的物理通道發送。在其他事情中，這至少減少了用來封裝並行HDMI總線發送器和並行HDMI總線接收器的外殼的插腳伸出。作為一個範例，在一些實施例中，埠345是DVO埠，但是在其他實施例中，不是這種情況。
注意，HDMI數據期在一些實施例中指視頻數據期或數據島期。在視頻數據期，並行HDMI數據信號包括像素數據，在數據島期並行HDMI數據信號包括音頻和輔助數據。在特定實施例中，控制器330配置來響應顯示允許信號356的狀態控制信號路由器322。當顯示允許信號356在第一狀態，控制信號選通(gate)到並行HDMI總線350，當信號在第二狀態，數據信號選通到總線。在一些實施例中Clk和DE信號被認為是HDMI並行總線350的一部分。
控制器330同樣被配置管理時鐘邊緣同步器324的運行。在信號分隔器320將並行HDMI數據信號318分隔為比特子集後，時鐘邊緣同步器324將每個子集同步到時鐘358的時鐘邊緣。在一些實施例中，時鐘邊緣同步器324可以通過在不同時間向信號路由器322時鐘輸出每個子集來執行分隔。或者，在其他實施例中，信號路由器322通過選擇性地將子集路由到並行HDMI總線350來執行分隔。不管，考慮到在信號分隔器320將並行HDMI數據比特的一組24比特分隔成兩個12比特子集後，隨後時鐘邊緣同步器324將第一12比特子集和第一時鐘邊緣同步以及第二12比特子集和第二時鐘邊緣同步。此後，信號路由器322將其中一個子集選通到HDMI總線350，其他子集及時跟進。注意，在一些實施例中，並行HDMI數據信號318的子集可由多個比特組成，有一個比特寬度，n，是一個通過並行HDMI總線350傳送子集的合適的寬度。子集的比特寬度，n，小於並行HDMI數據信號(D[m:00])318的比特寬度，後者具有比特寬度m比特。
在不同的實施例中，音頻信號360和視頻信號362從公知音頻-視頻格式類型轉變到HDMI格式。公知音頻信號格式類型包括索尼/飛利浦數字接口(S/PDIF)音頻、從I2S(或內部IC聲響)串行總線被驅動的音頻數據、未壓縮多信道脈衝碼調製(PCM)音頻、IEC60958-192kHz格式音頻，IEC61937-96kHz格式音頻、多信道編碼音頻(例如，以杜比數位技術、DTS技術或任何其他7.1或更高的環繞聲編碼技術編碼的音頻)。公知視頻信號格式類型包括具有720p和1080i/p以上解析度的高清晰度電視信號，以及計算機生成的具有UXGA(即1600像素乘1200線)像素以上的視頻信號，如WUXGA(超寬延伸圖像陣列)1200像素乘1920線的解析度。那些視頻信號類型可以被應用在如ITU-RBT656601、12比特YCbCr 4:2:2、24比特YCbCr 4:2:2，以及24比特RGB YCbCr4:4:4所定義的公知顏色空間。
圖4為定時圖400，示出了根據本發明的一些實施例，在並行HDMI總線上傳輸並行HDMI數據信號和並行HDMI控制信號的子集的時間。在範例中顯示，具有埠號0(即P0)到埠號11(即P11)的埠，每一個可以表示來自HDMI總線發送器的輸出埠或HDMI總線接收器的輸入埠。埠號P0到P11既傳達控制信號也傳達數據信號。特別地，並行HDMI總線在控制期402和406期間傳輸控制信號，在數據期404和408期間傳輸數據信號。控制期402包括前導段間隔410，在此期間控制信號440和446傳輸過並行HDMI總線。控制信號446包括水平同步信號(例如HS比特)、垂直同步信號(例如VS比特)，以及控制信號二和三(例如控制比特2和3)，其中每一個被驅動通過各自埠P0到P3。任選地，附加控制信號446可以被通過埠P4到P11發送，諸如控制信號0和1(例如控制比特0和1)。數據周期404，作為數據島期，包括防護帶間隔414、HDMI數據信號發送間隔416以及其他防護帶間隔418。並行HDMI總線在防護帶間隔414傳輸防護帶信號442(例如防護帶比特)。接著，時鐘邊緣同步器在間隔416在時鐘CLK的上升和下降邊緣同步信號，以完成音頻和/或輔助數據比特的雙數據速率傳遞。例如，在上升邊緣430，並行HDMI數據比特D[11:0]從並行HDMI總線發送器的埠號P[11:0]被發送，在下降邊緣432，數據比特D[23:12]從相同的埠號被發送。因此，數據比特D[11:0]和D[23:12]一起表示一個或多個可在單個時鐘周期中被傳輸的並行HDMI數據信號444a和444b。拖尾防護帶418跟隨發數據期404(未示出的防護帶信號)的結束信號。
控制期406類似於控制期402，但是它包括前導段間隔420，在此期間控制信號發出後面跟著視頻數據期的信號。不管，控制信號440和446在此間隔被傳輸。跟隨控制期406的是數據期408，它是視頻數據期。數據期408包括防護帶間隔422(未示出防護帶信號)以及HDMI數據信號發送間隔424，在此期間，數據比特D[11:0]和D[23:12]表示並行HDMI數據信號含有例如像素的24比特數據444。
注意，圖4僅僅是在某些埠和內部連接線上傳輸控制信號和數據信號的實施的示意圖；特定控制和數據信號可以在任何合適的間隔在任何顯示的埠上被傳輸。同樣注意，只要通過單根內部連接或單個埠傳輸的比特的數量上升(例如埠P0到P6可以在兩個時鐘周期的4個時鐘邊緣上傳輸24比特)，埠數量可減少。注意，在數據期406和408中，時鐘信號CLK擴大的寬度是為了示意數據傳遞，而不是意味著CLK的頻率和在控制期402和408中有任何不同。在一些情況下，在數據期404(8比特轉變成10比特)視頻數據編碼可以被施加到像素，在防護帶間隔414，TERC4編碼(4比特轉變成10比特)可以被施加到信息包數據(例如音頻樣本或信息幀)，在控制期402，控制期編碼(2比特轉變成10比特)可以被施加到控制信號。TERC4是4比特TMDS誤差減上編碼。
在一些實施例中，下列協議元素可以如下圖，在塊208和260之間發送。
元素 DE D0-D3 D4-D23持續時間(像素時鐘)前導段 0 前導段值n.a. 8數據島 1 數據島防護帶值21 數據島信息包數據 32*像素數量1 數據島防護帶值2視頻數據 1 視頻防護帶值 21 視頻像素數據值像素數量在一些實施例中，HDMI數據島和防護帶使用TERC4編碼技術。這種編碼技術產生的16碼是可用TMDS帶內碼的子集，且都為DC-平衡碼。這使得這16個值可以被P/TMDS8-比特「輸入」值的發送而指出，它可以是TMDS編碼為相同的10比特碼。TERC4值為0，8比特和10比特值為0xXX和0bXXXXXXXXXX。
DVI使用下列類型的編碼(1)控制從2到10比特的編碼，每個3信道2比特，或者總的8比特，以及(2)8比特編碼為10比特。HDMI包括三種模式4比特編碼為10比特(TERC4)。編碼可直接從4到10比特。可替代地，編碼可從4到8比特，以及利用現存的8到10比特的編碼機制從8到10比特。
圖5是根據一些實施例，表示並行HDMI總線接收器500的示意框圖。並行HDMI總線接收器500包括信號提取器510和控制器520用於控制從並行HDMI信號的接收和提取。信號提取器510運行，從並行HDMI數據信號的兩個或多個子集中提取比特組，被信號提取器510通過並行HDMI輸入埠590接收的每個子集具有比特寬度n(或更少)。在不同的實施例中，信號提取器510從初始生成的「m」比特寬度的一組並行HDMI數據信號中識別並提取比特組580a、580b和580c。當信號提取器510可以從子集中重建「m」比特寬度的一組並行HDMI數據信號時，這種重建不需要實踐本發明的每一個實施例。更合適地，信號提取器510可以首先從比特580的子集組中識別出與TMDS發送器560的各自編碼-串行器562相關聯的每個。隨後，信號提取器510可以對每個比特組580重新計時，以使它們在同樣的時鐘周期通向編碼-串行器562。TMDS發送器560隨後發送串行化的HDMI數據並通過HDMI串行連結570控制信號。發送器560可以是DVI發送器。在不同的實施例中，並行HDMI總線接收器500可以被基於TMDS的並行總線接收器所代替，用於以下接收DVI格式的數據信號；UDI格式的數據信號；內部iTMDS格式數據信號，等。
在一些實施例中，信號提取器510包括時鐘邊緣再同步器(Clk邊緣同步)514，用於再同步表示HDMI數據信號和HDMI控制信號的比特組580a、580b，和580c的發送。特別是，控制器520指令時鐘邊緣同步器514再同步數據傳遞，從一個時鐘周期兩次到一個時鐘周期一次。信號提取器510還包括信號路由器(S.R.)512按照控制器520要求運行，使並行HDMI數據和控制信號(即，比特組580a、580b和580c)的子集與如它們重新存入它們的預發送比特寬度相同的的時鐘周期一致。在一些實施例中，信號探測器(S.D.)592識別出那些代表HDMI數據的比特中最終傳遞到TMDS560的那些。注意控制器520配置來接收顯示允許信號(DE)和時鐘信號(CLK)。因此控制器520在一些實施例中可以指令信號探測器(S.D.)592在一個DE狀態(例如DE低)在並行HDMI輸入埠590識別控制信號(例如CNTL[3:0]或CNTL[3:2])並在另一個狀態(例如DE高)識別那些埠的數據信號。
一旦比特的每個子集被識別為和特定編碼串行器562關聯，隨後信號路由器512可以適當地路由那些比特。為了說明，考慮控制器520識別，並隨後選擇，並行HDMI數據比特的第一12比特子集的8比特用來發送到第一編碼串行器562。比特組580a包括那些8比特。信號提取器510隨後可以識別並選擇同一子集的4比特以及第二12比特子集的4比特用來發送到第二編碼串行器562。接著，第二12比特子集中剩餘的8比特隨後被選擇用來作為580c比特組的一部分發送到第三編碼串行器562。在一個時鐘周期內，信號提取器510隨後將那些比特(即580a組到580c組)傳到TMDS發送器560。注意，在一些實施例中，控制信號0和1(例如控制比特0和1，或CNTL[1:0])被忽略，圖6說明了理由。在這些情況下，控制器520可以指令信號路由器512重新生成那些控制比特並插入任何580比特組。例如，並行HDMI總線接收器500可以被配置來從並行HDMI總線350接收控制比特2和3(或CNTL[3:2])，並基於在並行HDMI總線350或指派的物理通道上的DE信號狀態將它們和重新生成的比特(CNTL[1:0])一起傳遞。在一些情況下，控制器520檢測DE信號的狀態，並隨後指令信號提取器510插入CNTL[1:0]比特，作為580a到580c的一個或多個組的控制比特。例如，可以使用圖6的表格630中CNTL[1:0]比特的比特值。
圖6是根據本發明的另一實施例的另一併行HDMI總線發送器600的示意框圖。總線發送器600與圖3中的結構和功能類似，但是總線發送器600不是配置來通過並行HDMI總線670傳輸HDMI控制信號的。更合適地，垂直同步(VS)312、水平同步(HS)314，以及控制比特三和二(CNTL[3:2]622通過指派的組成並行HDMI控制總線690的內部連接發送。類似地，信號分隔器652及其信號路由器(SR)656以及時鐘邊緣同步器(clk邊緣同步)654和控制器658與圖3中類似命名的元件的結構和功能類似。但是這些圖6的元件不是配置來通過並行HDMI總線670傳輸HDMI控制信號的。當並行HDMI總線發送器600增加了HDMI總線發送器和HDMI總線接收器之間內部連接的數量時，內部連接的數量少於如果內部連接被指派到每個通過總線670傳輸數據和控制信號的一組並行HDMI數據信號的情況。注意，在一些實施例中，每個控制比特三到零(即CNTL[3:0])可以被通過如線622表示的指派的內部連接發送。但是如表630所示，比特CNTL[1:0]在一些間隔中不變。因此，它們不需要在並行HDMI總線670上傳輸。更合適地，例如它們可以在HDMI總線接收器上被重新生成。在一些實施例中，總線發送器600忽略指派的時鐘信號CKL線並執行時鐘恢復技術。有多種公知的時鐘恢復技術。例如，Kim的美國專利6845461，其中總線用來在不同時間運載時鐘和數據信息。數據信號，可能被編碼過也可能沒有被編碼過，通過當時鐘信號在餘下的總線上運載時在每個數據傳遞中將數據信息映射到總線的映射計劃，被通過總線的子集運載。不同的映射計劃都是可能的。可以採用一個或多個這些技術或其他時鐘恢復技術。
圖7示出了根據一些實施例的基於TMDS的轉發器，配置用於在一個或多個串行數據連結上重新生成基於TMDS的信號。基於TMDS的轉發器700配置用於從進入的串行數據連結702接收基於TMDS的信號，並進一步配置來重新生成或複製那些信號，用於在一個或多個兼容TMDS的外出的串行數據連結704a和704b上發送。正如所示，基於TMDS的轉發器700包括具有和圖2中相似的標記所指的那些相同結構和/或功能的元件。也就是，總線發送器(總線TX)220、輸出埠(O/P)221、輸入埠(I/P)231，以及總線接收器(總線RX)240可以促進基於TMDS的並行信號在基於TMDS的並行總線230a和230b上的的通訊。一般地，並行TMDS信宿(P/TMDS信宿)260每個具有至少一個和圖2中類似命名的那個相同的結構和/或功能。然而，並行TMDS信源(P/TMDS信源)708包括解串器710配置用於將基於TMDS的信號從符合TMDS規範的串行格式解串。例如，解串器710運行將串行編碼數據和控制信號從進入的串行數據連結702的TMDS信道解串，以形成例如組成一個像素的數據的一個「m」比特詞。
有利地，基於TMDS的並行總線230a和230b使基於TMDS的轉發器700重新生成和/或將基於TMDS的信號複製到一個或多個兼容TMDS的串行數據連結，無需象現有技術那樣執行時鐘重新生成或TMDS解碼和編碼操作。因此通過忽略時鐘重新生成電路和功能以及TMDS解碼和編碼，基於TMDS的轉發器700可以保存資源並減少在重新生成和/或複製基於TMDS的信號時的延遲。在一些實施例中，基於TMDS的轉發器700是HDMI轉發器。但是在其他實施例中，HDMI轉發器700的總線發送器(總線TX)220不發送控制比特CTL[1:0]。更合適地，HDMI轉發器700依賴於並行TMDS信宿(P/TMDS信宿)260來重新生成那些用於在外出的兼容TMDS的串行數據連結704a和704b上發送的比特。注意，基於TMDS的轉發器700可以接收任何數量的進入的串行數據連結702，並同樣可以具有任何數量的外出兼容TMDS的串行數據連結704a和704b。
前面的描述，為了解釋的目的，用了特定的術語來提供對本發明的宏觀理解。然而，對於本領域技術人員來說，很明顯的，為實踐本發明，特定的細節是不需要的。事實上，本說明書不應該被看成是將本發明的任何特徵或內容局限於任何實施例上。例如，儘管上面的對不同實施例的描述和並行HDMI總線相關，所有類型的通訊連結都可以討論，包括數字可視接口(DVI)總線和其他類型用於傳達HD視頻和/或MC音頻的通訊協議。在特定的實施例中，發低電壓差分信號(LVDS)可以和基於TMDS的發信號一起使用或代替它。當並行HDMI總線用HDMI發送器描述時，本領域普通技術人員可以理解，它可以用於任何HDMI接收器或裝置(例如，HDTV或計算機監視器/顯示器)。內容發射諸如HDCP可被使用。
在一些實施例中，並行通訊連結運載被編碼的數據和/或控制信號用於在串行數據連結上發送。在一些實施例中，當串行化後，並行TMDS發送器(或信源)編碼並通過並行總線以符合基於TMDS協議的格式發送信號。根據不同的實施例，符合基於TMDS發信號協議的串行數據連結，諸如數字可視接口(DVI)、聯合顯示器接口(UDI)、高清晰度多媒體接口(HDMI)等。在特定的實施例中，給予某些約束，並行HDMI總線在實際的並行HDMI總線發送器和並行HDMI總線接收器之間具有最小的內部連接數量。
在一些實施例中，一個設備通過兼容TMDS的串行連結發送基於TMDS的信號。該設備包括輸入埠，輸入埠包括配置用於至少接收基於TMDS的並行數據信號的子集的並行TMDS輸入埠。它同樣包括基於TMDS的信號提取器，配置用來從基於TMDS的並行數據信號子集提取比特組來形成已提取組。此外，該裝置包括多個串行器，每個配置用於至少將一個已提取組串行化以形成串行化組。串行化組通過兼容TMDS的串行連結發送。
此外，在一些實施例中，多個串行器中的每一個是最小化傳輸差分信號(TMDS)編碼器-串行器。輸入接口配置進一步用於接收基於TMDS的並行控制信號。在一些情況下，基於TMDS的並行控制信號包括時鐘信號、垂直同步信號(VSYNCH)、水平同步信號(HSYNCH)、顯示允許信號(DE)、控制信號三(CTL3)、控制信號二(CTL2)、控制信號一(CTL1)，和控制信號零(CTL0)。注意，兼容TMDS的串行連結進一步包括以下一個或多個兼容數字可視接口(DVI)的連結、兼容聯合顯示器接口(UDI)的連結，和兼容iTMDS的連結。在其他情況下，兼容TMDS的串行連結進一步包括兼容高清晰度多媒體接口(HDMI)的連結。因此，輸入埠可以被配置進一步來接收並行HDMI控制信號。並行HDMI控制信號只需要時鐘信號、垂直同步信號(VSYNCH)、水平同步信號(HSYNCH)、顯示允許信號(DE)、控制信號三(CTL3)，以及控制信號二(CTL2)。在一些實施例中，該設備包括信號路由器配置來將基於TMDS的並行控制信號路由自(到)TMDS編碼-串行器。該裝置可以同樣包括顯示允許信號(DE)輸入埠用於接收DE控制信號，它基於DE控制信號的狀態控制控制信號和數據信號的路由。在特定的實施例中，基於TMDS的信號提取器配置進一步再生成控制信號一(CTL1)和控制信號零(CTL0)來形成重新生成的控制信號，並將重新生成的控制信號施加到一個或多個TMDS編碼器-串行器。
在一些實施例中，兼容高清晰度多媒體接口(HDMI)的發送器包括並行HDMI總線、HDMI協議格式化器、並行HDMI總線發送器、並行HDMI總線接收器，以及TMDS發送器。在另一個實施例中，轉發器重新生成TMDS編碼的聲音和視頻信號，用於通過一個或多個串行連結發送。轉發器包括一個或多個進入的串行數據連結、一個或多個並行TMDS信源、一個或多個並行TMDS信宿，以及一個或多個基於TMDS的總線，用於將基於TMDS的並行信號從一個或多個並行TMDS信源運載到一個或多個並行TMDS信宿。
如這裡所用，術語「實施例」指一種實施。說明書中「一實施例」、「一個實施例」、「一些實施例」或「其他實施例」意味著結合實施例描述的特定的特徵、結構或特性包括在本發明的至少一些實施例中，但是不需要包括在所有實施例中。不同的「一些實施例」不需要指同樣的「一些實施例」。
如果說明書敘述一個元件、特徵、結構或特性包括「可能」、「也許」或「可以」，那麼該特定元件、特徵、結構或特性不需要被包括。如果說明書或權利要求書指「一個(a)」結構，不意味著只有一個這種結構。當說元件「A」耦合到元件「B」，元件A可以直接耦合到元件「B」或不直接耦合而是通過例如元件「C」。當說明書或權利要求書敘述一個元件、特徵、結構、過程，或特性A「導致」了一個元件、特徵、結構、過程，或特性B，意味著「A」至少是「B」的部分原因，但是還可以有至少一個其他元件、特徵、結構、過程，或特性有助於導致「B」。類似地，如果說A響應B不意味著A單獨地響應B。
提供前面對本發明特定的實施例的描述的目的是示例和說明。它們並不打算窮盡或將本發明限制在所揭示的特定格式；顯然地，考慮到上面的教導，許多改變和變化都是可能的。實施例以最好地解釋本發明的原理及其實際應用的順序選擇和描述；它們因此使本領域技術人員能結合不同適合特定預期應用的改變，最好地理解本發明和不同實施例。注意，不是每個這裡所描述的好處被本發明的每一個實施例實現；而是任何特定實施例能提供上面所時論的一個或多個益處。下面的權利要求書及其等同限定了本發明的範圍。
權利要求
1.一種裝置，包括總線；並行信源，用於向總線提供包括視頻信號的並行信號組，其中總線具有多個分支，分支數少於用於表示像素的信號數，因此像素以多於一個的並行組所表示；以及並行信宿，用於從總線接收並行信號組，其中並行信宿包括用於將信號組的至少一部分分離成多信道的信號提取器，以及用於對已分離信號進行編碼和串行化的編碼器和串行器電路。
2.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，其中並行信源是並行的基於最小化傳輸差分信號的信源，且所述並行信號組是最小化傳輸差分信號。
3.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，並行信源是在第一晶片中而並行信宿是在第二晶片中。
4.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，並行信源是並行視頻和音頻信源，其中信號組包括視頻、音頻和控制信號，而並行信宿是並行視頻和音頻信宿，其中並行信源包括用於將視頻、音頻和控制信號按照與高清晰度多媒體接口兼容的格式進行格式化的信號格式化器，以及用於在總線上發送視頻、音頻和控制信號的發送器。
5.一種系統，包括電纜中的串行連結；系統視頻和音頻信宿裝置；系統視頻和音頻信源裝置，通過串行連結耦合到系統視頻和音頻信宿裝置，所述系統視頻和音頻信源裝置包括並行信源，用於向總線提供包括視頻信號的並行信號組，其中總線具有多個分支，分支數少於用於表示像素的信號數，因此像素被多於一個的並行組所表示；以及並行信宿，用於從總線接收並行信號組，其中並行信宿包括用於將信號組的至少一部分分離成多信道的信號提取器，以及用於對已分離信號進行編碼和串行化的編碼器和串行器電路。
6.如權利要求5所述系統，其特徵在於，並行信源是在第一晶片中而並行信宿是在第二晶片中，其中並行信源是並行視頻和音頻信源，其中信號組包括視頻、音頻和控制信號，而並行信宿是並行視頻和音頻信宿，其中第一晶片包括視頻處理電路，用於向並行視頻和音頻信源提供視頻信號。
7.一種晶片，包括並行信源，用於向輸出埠提供包括視頻信號的並行信號組，其中輸出埠的數量少於用於表示像素的信號的數量，因此像素被多於一個的並行組所表示。
8.如權利要求7或10所述晶片，其特徵在於，並行信號組是並行的基於最小化傳輸差分信號的信號。
9.如權利要求7所述晶片，其特徵在於，進一步包括用於向並行信源提供視頻信號的視頻處理電路，其中信號包括視頻、音頻和控制信號，並行信源包括信號格式化器，用於將視頻、音頻和控制信號按高清晰度多媒體接口兼容格式進行格式化，以及用於發送視頻、音頻和控制信號的發送器。
10.一種晶片，包括並行信宿，用於從埠接收並行信號組，所述並行信宿包括用於將信號組的至少一部分分離成多信道的信號提取器，以及用於對已分離信號進行編碼和串行化的編碼器和串行器電路。
11.如權利要求10所述晶片，其特徵在於有十二個輸入埠，二十四個信號用於表示一個像素，其中晶片是物理層晶片。
12.一種裝置，包括並行輸入埠，配置用於接收並行編碼信號的子集；信號提取器，配置用於從並行編碼信號的子集中提取比特組來形成提取組；以及多個串行器，每一個配置用於串行所述提取組的至少一個來形成串行組，其中所述串行組通過串行連結發送。
13.如權利要求12所述裝置，其特徵在於，編碼信號是最小化傳輸差分信號。
14.一種轉發器，用於重新生成編碼信號，在一個或多個串行連結上發送，轉發器包括一個或多個進入的串行數據連結；一個或多個並行信源，配置用於從所述一個或多個進入的串行數據連結編碼信號，並生成並行編碼信號；一個或多個並行信宿，配置用於從所述並行編碼信號中提取比特組，並串行所述比特組用於在所述一個或多個串行信宿上發送；以及一個或多個並行總線，用於將所述並行編碼信號從所述一個或多個並行信源運載到所述一個或多個並行信宿。
15.如權利要求14所述轉發器，其特徵在於，所述並行編碼信號是最小化傳輸差分信號，其中所述轉發器的是高清晰度多媒體接口轉發器，以及所述一個或多個並行的基於最小化傳輸差分信號的總線是並行高清晰度多媒體接口總線。
全文摘要
在一些實施例中，裝置包括總線、並行信源，以及並行信宿。並行信源用於向總線提供包括視頻信號的並行信號組，其中總線具有多個分支，分支數少於用於表示像素的信號數，因此像素被多於一個的並行組所表示。並行信宿用於從總線接收並行信號組，其中並行信宿包括用於將信號組的至少一部分分離成多信道的信號提取器，以及用於對已分離信號進行編碼和串行化的編碼器和串行器電路。其他實施例被描述和要求權利。
文檔編號H04N7/015GK101035237SQ200710085210
公開日2007年9月12日 申請日期2007年2月17日 優先權日2006年2月24日
發明者J·D·班克斯, P·D·伍爾芙 申請人:晶像股份有限公司