1 簡介

高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一種全數(shù)字化視頻和聲音發(fā)送接口，可以發(fā)送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMIDE 應(yīng)用十分廣泛，常見于個人計算機、顯示器、電視等。其最主要的傳輸方式為傳輸TMDS+以及TMDS-的差分信號，最初版本HDMI定制的最大像素傳輸速率為165Mpx/sec，足以支持1080p-60FPS的畫質(zhì)要求，而在后來的HDMI1.3標(biāo)準(zhǔn)中擴增為340Mpx/sec。

2 HDMI的PIN腳說明

HDMI有19個引腳，其位置見下：

每個引腳都有其特定的功能

3 HDMI的識別過程

HDMI可分為發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備，具體的識別過程見下：

• HDMI發(fā)送設(shè)備給HDMI接收設(shè)備提供5V的電源，其電流應(yīng)小于50mA;
• HDMI檢測到5V電源后，HDMI接收設(shè)備給HDMI發(fā)送設(shè)備提供HPD信號，其電壓為5V；
• HDMI發(fā)送設(shè)備接收到HPD信號，通過IIC從HDMI接收設(shè)備獲取EDID信號(EDID具體內(nèi)容后面章節(jié)會分享)；
• 根據(jù)接收到的EDID信號，輸出相應(yīng)的視頻信息。

4 EDID信息

EDID包含了128個字節(jié)，每個字節(jié)包含的信息見下：

5 HDMI電路設(shè)計

• HDMI發(fā)送電路
• 連接器&防護器件

差分信號以及低速信號均需要進行靜電防護，值得注意的高速信號的TVS需要注意結(jié)電容這個參數(shù)（工作電壓為3.3V，結(jié)電容≤0.2pF）。

ESD73034D-10/TR的結(jié)電容典型值為0.2pF

• 信號匹配電路

這部分電路用于休眠，工作時HDMI0_TX_ON_H為高。

• AC耦合電容

這個位置使用220nF，在設(shè)計過程中我通常使用0.1uF電容，PCB走線阻抗控制在100Ω。

• HDMI接收電路

需要的注意的是需要確定發(fā)送端是否添加了AC電容。

6 TMDS信號

TMDS的工作原理如下圖所示，其源端由一個10mA的恒流源驅(qū)動一對差分信號，接收端需要將差分信號分別通過RT(50Ω)上拉到3.3V,由于接收端為高阻抗輸入，所以幾乎所有的驅(qū)動電流（10mA）通過3.3V—>RT—>發(fā)送端。即在電阻RT上產(chǎn)生500mV（10mA×50Ω=500mV）的電壓，由下邊電路可知，一條線開關(guān)導(dǎo)通，相對于地的電壓為2.8V（3.3V-500mV=2.8V）,另一條電路處于斷開狀態(tài)，即對地電壓為3.3V。當(dāng)源端驅(qū)動狀態(tài)反轉(zhuǎn)變化時，流經(jīng)匹配電阻的電流方向改變，于是在接收端產(chǎn)生高低邏輯狀態(tài)的變化。即TMDS在接收端產(chǎn)生差分?jǐn)[幅為-500mV—+500mV，而產(chǎn)生的直流偏置為2.8V。

7 PCB Layout注意事項

• 信號阻抗 ：差分傳輸線的特性阻抗為100Ω，防止信號的反射等問題。
• 器件放置 ：ESD器件靠近HDMI放置，共模電感靠近ESD器件，匹配電阻并排放置，匹配電阻起防ESD作用和微調(diào)阻抗用途，通常靠近插座放置。
• 信號線寬 ：差分對組內(nèi)控制在5mil以內(nèi)，組與組之間間距至少20mil以上；使用立體包地處理(組與組之間包地 & 組內(nèi)差分線包地)，需要有完整的參考平面；
• 信號回路 ：信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路，鄰近GND層走線，空間足夠的情況下進行包地處理，包地線離差分線間距滿足差分線寬的3倍（中心到中心），鋪銅離差分線20mil。
• 信號走線 ：差分阻抗控制為100歐姆（+/-10%），單端走線控制50歐姆；盡可能使用尺寸最小的信號線過孔和HDMI連接器焊盤，因為其對 100 差動阻抗產(chǎn)生的影響較小(推薦使用過孔8mil/16mil)；盡可能使HDMI連接器和器件之間的電氣長度保持最短，從而使衰減最小化。