TMDS-передатчик

TMDS-передатчик (Transition Minimized Differential Signaling) отсылает последовательный сигнал по четырём разным каналам кабеля: один для тактового сигнала, а три - для цветовой информации. Восемь битов информации для каждого цвета передаются в последовательном 10-битном сигнале: восемь битов для цветовых данных, а также два служебных. Данные передаются в 10 раз быстрее тактового генератора из-за использования ФАПЧ-чипа, работающего как умножитель частоты. Таким образом, скорость 1,65 Гбайт/с достигается при номинальной частоте 165 МГц.

Рис. 9.6. Подключение по 4 каналам.

Детальная диаграмма TMDS-передатчика. Графический чип передаёт данные на передатчик в виде 24-битного параллельного сигнала (по 8 битов на цвет). Передатчик преобразует сигнал в последовательный вид и добавляет ещё два бита. Поскольку данные должные передаваться в 10 раз чаще номинальной частоты, используется ФАПЧ-чип.

На первый взгляд, кодирование сигнала с добавлением бита минимизации переходов может показаться непродуктивным, поскольку увеличивается объём передаваемой информации. Здесь всё дело в алгоритме кодирования, который использует булевы операции "исключающее ИЛИ" (XOR) или "исключающее НЕ-ИЛИ" (XNOR), что позволяет надёжнее передавать информацию по медному кабелю. Дело в том, что любое изменение состояния с "0" на "1" (или наоборот) создаёт электромагнитное излучение. Минимизация числа переходов позволяет уменьшить их количество, то есть передача будет менее чувствительная к внешним помехам, да и сама будет излучать меньше помех.

Рис. 9.7. Уменьшение числа переходов.

Вверху показан наихудший сценарий для восьми последовательных битов: 7 переходов между "0" и "1". Ниже показана версия с минимизацией числа переходов, где пришлось добавить бит кодирования. В результате мы получили только три перехода.

Второй добавочный бит (десятый) DC-Balancing также позволяет повысить надёжность передачи. Если к проводу долгое время подводится ток (относительно говоря, поскольку скорости передачи очень высоки), то перед его спадом должно пройти определённое время. В таких случаях могут возникнуть проблемы передачи, к примеру, если длительное время будут передаваться одни единицы (состояние "1" = есть ток), а затем поток данных прервётся одним нулём (состояние "0" = нет тока). В зависимости от качества медного кабеля, этот нуль можно потерять. В результате один из пикселей будет отображён неверно. Бит DC-Balancing указывает на обычную инверсию значений восьми битов, чтобы предотвратить длительную передачу одинаковых данных по кабелю.

Рис. 9.7. Предотвращение избыточности.

На этом примере показана последовательность битов данных. (Для простоты мы опустили девятый и десятый биты для каждых восьми). Ниже находится восемь битов, дополненных девятым (он установлен в "0", поскольку минимизации переходов здесь не требуется), затем мы вновь видим восемь битов, но теперь дополненных ещё и битом DC-Balancing. Бит выставлен в "1", что приводит к инверсии всех восьми битов. На иллюстрации наглядно видно, как бит DC-Balancing предотвращает проблемы с долговременной подачей тока.

Вполне очевидно, что самой большой проблемой при разработке стандарта DVI 1.0 стала гарантия целостности передачи данных. Для этого используется ещё одна технология: разностное кодирование. Как мы уже отмечали выше, обычная цифровая передача последовательных данных по проводу может легко сбиться из-за внешних электромагнитных помех. По этой причине для каждого канала DVI (красный, зелёный, синий и тактовый) используются два провода, причём по второму передаётся инвертированная версия оригинального сигнала. TMDS-приёмник (монитор) вычитает два значения друг из друга, позволяя компенсировать помехи во время передачи.

Рис. 9.10. Разностное кодирование.

Данные для каждого канала отсылаются по двум проводам. По одному идёт оригинальный сигнал, а по другому - инвертированная версия. Приёмник затем вычитает один сигнал из другого, избавляясь от влияния помех.