DVI接口應用系統的具體實現

2.4 TFP401A的散熱與敷銅

PowerPADTM封裝技術使得TFP401A具有很高的工作熱穩定性。該芯片底部有一個大約25 mm散熱焊盤，推薦在芯片焊接時將其與PCB板的信號地相連，這可提供更好的EMI性能，改善的線涌浪電流對電源噪聲的抑制能力會更強。具體操作時，可在芯片散熱焊盤的位置放置一直徑100 mm左右的通孔焊盤，并在其內部填滿焊錫并與底層的地線敷銅相連，以便將芯片發出的熱量通過通孔內填充的焊錫傳遞到背面并輻射出去。

由于TFP401A通常工作于高頻數字模擬混合信號環境，故推薦在PCB板頂層和底層全部敷銅。大面積的地線敷銅一方面能為芯片提供相對安靜工作環境，另一方面也有利于芯片的散熱。雖然TFP401A在芯片上提供了模擬、數字等4類電源引腳和地線引腳，但其實很難將4條地線分開走線并一點接地。一般是將所有的接地引腳與地線敷銅相連，并利用過孔引開地線敷銅上的電流走向，使得4類地線的地電流絕大部分沿不同的路徑流動，最后匯合到一處即可。

2.5信號走線與阻抗匹配

在DVI鏈路結構中，在XGA 60Hz場頻下，其鏈路時鐘可達到650 MHz，而芯片內部的采樣時鐘將達到615 GHz.在如此高的工作頻率下，芯片對電路布線的方式以及焊盤尺寸都會變得很敏感。粗略估計，高頻電路中1 mm的導線上大約有l nH的電感量，這樣，在650 MHz的鏈路頻率上，一段10 mm的導線將會產生40Ω的阻抗，所以，芯片的信號輸入引腳要盡量靠近DVI接口插座。不同信號通道的信號線應避免平行走線，且信號線之間應盡量有一條地線來進行隔離，以盡最大可能避免高頻信號之間的交叉串擾。

在芯片的信號輸出端，時鐘輸出腳（ODCK）上最高能輸出86 MHz的方波信號，像素數據輸出引腳經常工作在高于25 MHz的工作頻率上。如果像素數據到顯示控制電路的引線較長，就要考慮輸出信號的阻抗匹配問題。由于信號的反射、過沖、下沖加上周圍環境的影響，若不進行匹配，就很容易使顯示數據接收端的控制電路出現邏輯混亂。所以在實際應用中，要盡量在靠近TFP401A每一個信號輸出端的地方串入匹配電阻，以抑制信號的二次反射。阻值一般可在33～100Ω之間選取，筆者設計時選用了33Ω的匹配電阻，對應的信號連線寬度為20 mil.

3 VESA標準簡析

目前市場上的雙顯示接口顯卡通常是將15針VGA接口作為系統的主顯示接口，而把DVI接口作為輔助顯示接口。在DVI接口未連接顯示器的情況下，輔助通道的顯示信號是關閉的。為正確啟動和使用DVI接口信號，通常需要掌握幾個重要的VESA顯示標準。

3.1 DDC接口設計

DDC （DisplayDataChannel）即顯示數據通道。在DVI協議中使用的是DDC2B，這是一套建立在I2C總線協議上的通訊標準，主機（Host）和顯示設備之間通過DDC通道來查詢和傳遞EDID數據，以實現顯示設備的正確使用和即插即用。目前主要的DDC標準有以下幾種：

DDC1：最初的DDC標準，是由顯示器向主機連續傳送EDID信息的單向數據通道。

DDC2：可以使主機讀取顯示器擴展顯示信息EDID的雙向數據交換通道。

DDC2B：允許主機和顯示器進行雙向代碼交換，主機可向顯示器發送顯示控制命令。

DDC2B+：允許主機對顯示器進行控制的雙向傳輸數據通道，該標準的通信帶寬更寬，甚至可以連接游戲桿和鼠標等其它外設。

實現DDC接口的核心電路為串行I2C總線的EEPROM電路。電路設計的關鍵是滿足I2C總線標準的要求，設計時為了保證電路安全，需串接50～100Ω的限流電阻。

3.2 EDID標準

實現DDC接口一般需要編寫EDID數據。E-DID是一種有著許多不同變量的數據結構，它向主機定義了顯示器的標識和各種不同的顯示能力，并且獨立于顯示器和主機的數據傳輸協議。編寫EDID的關鍵是要清楚地了解EDID數據格式和擴展顯示標識數據，其內部包含有顯示設備的制造廠商、產品序列號、EDID版本信息等，同時指出了顯示設備所支持的顯示能力，包括顯示的分辨率、場頻、行頻的范圍、消隱信號的時序構成、顯示的色度系數等參數。這些參數存儲在顯示器中專用的1 Kb的EEROM存儲器中（即E-DID數據結構是128 Byte）。PC主機和顯示器通過DDC數據線訪問存儲器中的數據，以確定顯示器的顯示屬性（如分辨率、縱橫比等）等信息。

3.3 HPD （HotPlugDetectionl熱插拔檢測

HPD用來監測顯示設備的接人或拔除。當系統通過HPD檢測到有顯示設備接人時，就會通過DDC通道來訪問其EDID數據，以期正確驅動新接人的顯示設備。

DVI接口協議要求DVI接口兼容顯示設備須能提供EDID1.2或EDID2.0數據。系統啟動或在用戶修改監視器顯示屬性時，應通過DDC通道查詢EDID數據。如果所接入的設備有錯或者未檢測到EDID數據，系統將不啟動DVI接口的信號輸出。實際應用時，應將EDID數據寫入到一塊I2C總線接口的EEPROM中?？蓪⑵鋾r鐘線（SCL）、數據線（SDA）和DVI接口插座的第6、7腳相接。將DVI接口插座的第16腳通過1 kΩ上拉電阻和第14腳（DVI接口DDC+5V電源端）相連就可構成顯示設備的HPD信號。

4結束語

本文從工程應用的角度出發，分析了DVI的架構及基本原理，同時詳細介紹了一種經過實驗驗證的DVI接收系統的應用設計方法，目的是使讀者迅速掌握DVI的通信協議及其應用電路的設計，以便從接口提取視頻信息，擺脫對計算機內部復雜的硬件原理的研究，使DVI接口的高質量數字視頻信息可以按用戶要求進行開發和利用。