怎樣利用DVI實現(xiàn)雙屏幕超寬圖像顯示

1、 利用DVI實現(xiàn)雙屏幕超寬圖像顯示摘要：介紹一種利用DVI接口驅(qū)動兩個顯示器的方法，不僅可以實現(xiàn)智能圖像儀表的超寬顯示，還可以實現(xiàn)兩路同步視頻的監(jiān)控顯示，具有較高的工程應(yīng)用價值。    關(guān)鍵詞：數(shù)字顯示接口（DVI） 最小化傳輸差分信號（TMDS） 兩路同步視頻 雙屏幕超寬顯示在飛機(jī)座艙顯示系統(tǒng)中，需要超寬式屏幕的大圖像顯示，這樣可以靈活地實現(xiàn)圖像的融合與分配，并且可以自由地實現(xiàn)分窗、鑲嵌的功能；可以將全部儀表板融合到顯示屏幕上，同時自然地進(jìn)行人機(jī)交互，實現(xiàn)住處最大化。DVI圖像接口是Intel等公司聯(lián)合推出的數(shù)字式顯示器接口，如果能實現(xiàn)無縫地驅(qū)動雙屏幕顯示器的話

2、，就可以很自然地實現(xiàn)超寬屏幕顯示。一般的飛機(jī)座艙可以方便地實現(xiàn)大圖像"整體"概念，具有很好的應(yīng)用價值。目前市場上普遍缺少高分辨率的超寬式顯示器。對于液晶顯示器來說，一般只有24英寸的16：10的寬屏幕顯示器，其顯示分辨率最高為1920×1200，對于多窗口分窗顯示就顯得力不從心；而對于長度比16:9的寬屏幕等離子顯示器來說，其尺寸一般都比較大（42英寸以上)，觀看距離要求較遠(yuǎn)，一般為3倍顯示器高度，空間分辨率(注：空間分辨率指每英寸象素數(shù)量，象素解板力指通常的分辨率，比如640×480等)不是很高，不適合作為儀表的近距離顯示，因此不具有裝機(jī)潛力。并且以上

3、兩種寬屏幕顯示的價格都不菲，不具備通用化設(shè)計特點和成本控制可支付的新軍用設(shè)計目標(biāo)。    若能以雙屏幕改裝代替，其價格為原來的1/5，而且就雙連接實現(xiàn)來說，可以達(dá)到2048×768的分辨率，可以實現(xiàn)8:3的超寬圖像。就大小而言，用兩個最流行的15英寸顯示器就可以實現(xiàn)24英寸的顯示器。而且還可以把兩個顯示器升級成兩個分辨率為1024×768的背投顯示器，實現(xiàn)無縫連接顯示。在雙屏幕顯示時，由于兩種視頻在時間上相關(guān)，必須嚴(yán)格保持時間上的同步（精確到幀）。采用本文介紹的連接方案，可以在傳輸通道中實現(xiàn)完全同步，且不會因為傳輸造成損失。為未來的視頻重放設(shè)備

4、升級成數(shù)字視頻做準(zhǔn)備工作，因此決定做這方面的研究。1 DVI接口DVI標(biāo)準(zhǔn)是由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同組成的數(shù)字顯示工作組DDWG于1994年正式推出。它的基礎(chǔ)是Silicon Image公司的Panallink接口技術(shù)，是一種與顯示工藝無關(guān)的高速顯示數(shù)字接口，采用最小化傳輸差分信號TMDS作為基本電氣連接。DVI標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)推出就立即得到了響應(yīng)，各圖形芯片廠商紛紛推出了支持DVI標(biāo)準(zhǔn)的芯片組，ViewSonic、Samsung公司也相繼推出了采用DVI標(biāo)準(zhǔn)接口的CRT顯示器和LCD顯示器。在新近上市的一些LCD和DLP標(biāo)

5、準(zhǔn)中對接口的物理方式、電氣指標(biāo)、時鐘方式、編碼方式、傳輸方式、數(shù)據(jù)格式等都做了嚴(yán)格的定義和規(guī)。其主要特點包括：從產(chǎn)生到顯示的無損失數(shù)字連接；與顯示工藝無關(guān)；通過EDID和DDC2B熱插檢測的即插即用；兼容數(shù)字、模擬接口等。2 DVI圖像傳輸協(xié)議DVI接口傳送的數(shù)據(jù)信號包括了一些象素信息、同步信息以與控制信息。信息分3個通道輸出，同時還有一個通道用來傳送使發(fā)送和發(fā)送端同步的時鐘信號。每個通道中數(shù)據(jù)以差分信號方式傳輸，因此每一個通道需要2根傳輸線。具體連接方式如圖1所示。數(shù)據(jù)信號和控制信號通過DE信號來控制。DE為高時，傳輸象素數(shù)據(jù)，為低時傳輸控制信號，要求DE為低至少128個時鐘周期，為高最大不

6、超過8191個時鐘周期。在DE為高期間，控制信號將保持；而DE為低時，角素數(shù)據(jù)被忽略。在TMDS每線對傳輸?shù)拇行盘柛袷綖槊總€時鐘周期傳送10bit，其中有效數(shù)據(jù)荷載為8bit，剩下兩位分別為編碼模式位和直流均衡位。DVI規(guī)規(guī)定的數(shù)字圖像分辨率圍如圖2。對于75Hz的CRT來說，單連接最大為SXGA 1280×1024，雙連接最大為QXGA 2048×1536。所以單連接選擇1024×768比較合適。但是單連接對于60Hz的LCD顯示來說，最大上限為UXGA1600×1200、時鐘最大上限為165MHz。色彩深度限制：因為DVI的圖像傳輸默認(rèn)為24bit

7、，要得到更豐富的色彩，必須使用另一通道來擴(kuò)展。因此在雙通道應(yīng)用色彩深度自然限制在24bit，控制數(shù)據(jù)為6bit。3 圖像拼接無論是對單連接或雙連接，象素的顯示次序都只考慮逐行顯示的計算機(jī)通用顯示器，按奇偶象素進(jìn)行間隔發(fā)送。奇偶按每行的相鄰角素來分。對雙連接為link#0發(fā)送"奇象素"，link#1發(fā)送"偶象素"；對單連接主要是收發(fā)芯片上采用兩套象不比數(shù)據(jù)接口，即：ODD RGB、EVEN RGB。要驅(qū)動兩個顯示器，必須實現(xiàn)兩對HSYNC、VSYNC控制信號，對雙連接和單連接均有這個總是。雖然DVI標(biāo)準(zhǔn)中控制信號CTL1以后的信號現(xiàn)在都是保留的，乍一看，似

8、乎可以符合應(yīng)用，將一對控制信號CTLn和CTLn+1復(fù)用到HSYNC、VSYNC兩個控制信號上就可以了。但實際上，這樣必須拆解DVI標(biāo)準(zhǔn)的口收發(fā)芯片，而且其時鐘很高，很難用可編程器件來實現(xiàn)。因此在復(fù)用HSYNC、VSYNC兩個控制信號的復(fù)用選擇級別上，如果選擇在TMDS傳輸線對上，雖然有硬件實現(xiàn)邏輯簡單的優(yōu)點，但卻既找不到現(xiàn)在的芯片，又無法實現(xiàn)熱拔識別功能。經(jīng)過比較選擇在信號接收后做兩路驅(qū)動處理。如此頻率也不是很高，而且全部是數(shù)字信號，可以靈活地用EPLD實現(xiàn)，同時還可以實現(xiàn)熱插拔識別總是，繞過雙連接時單連接禁止功能（雙連接系統(tǒng)雖然可以在單、雙連接中靈活切換。但是如果其驅(qū)動的是單連接監(jiān)視器，另

9、外一個連接被禁止）；實現(xiàn)雙連接驅(qū)動時，單連接和雙連接之間自由切換。4 連接方案4.1 發(fā)送和接受OEM芯片硬件Silicon Image公司是DVI的發(fā)起人之一，有種類齊全的DVI接口芯片，其中發(fā)送芯片為SiI160CT100，接收芯片為SiI16BCT100。所有的發(fā)送和接收芯片都有兩套象素端口，這樣不僅可以在TMDS通道級實現(xiàn)雙屏幕顯示，同時還可以在象素級實現(xiàn)雙屏幕顯示。大致的芯片功能模塊組成如圖3所示。輸入信號包括象素輸入信號DIE23:0和DIO23:0、時鐘信號IDCK、數(shù)據(jù)選擇信號DE、同步信號HSYNC、VSYNC。此外還有兩個配置信號，EDGE為時鐘沿選擇信號，PIXS為每時鐘

10、單象素、雙象素選擇信號。一個電壓擺率調(diào)節(jié)信號控制端，遠(yuǎn)端顯示應(yīng)用推薦用510的電阻連到AVCC。在實際應(yīng)用中，注意PIXS信號必須拉高，用于實現(xiàn)每個時鐘周期兩個象素應(yīng)用。4.2 分辨率限制目前只有單連接的DVI收發(fā)芯片，可以實現(xiàn)的復(fù)用分辨率為800×660。因為單通道對于60Hz的LCD顯示器來說，最大分辨率為1600×1200，就通道傳輸率而言可以做得更高，達(dá)到1024×768?？紤]到實際應(yīng)用中的簡便性和通用性，犧牲一半的顯示分辨率是值得的。4.2 兩種連接方式對于實際的連接方式存在兩種方案：單連接和雙連接。兩種方案的實現(xiàn)上有相近實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于收發(fā)芯片不同，

11、同時造成顯示分辨率也存在區(qū)別。目前雙連接僅僅是協(xié)議支持，還沒有貨架產(chǎn)品可以直接應(yīng)用。具體如圖4、圖5所示。在"中間處理加入"處可以作為固態(tài)錄像機(jī)等終端設(shè)備(輸出不需要)的功能實現(xiàn)，也可以作其他處理。5 熱插拔識別等問題DVI接口具有即插即用的熱插拔功能。假定圖像控制器最小功率為VGA，在BIOS通電自檢和操作系統(tǒng)都通過DDC2B查詢監(jiān)視器，看其支持什么象素格式和接口。而DVI通過EDID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別監(jiān)視器類型和兼容性。接口的DDC2B規(guī)要求：5V電壓，系統(tǒng)提供55mA的拉電流，監(jiān)視器關(guān)機(jī)狀態(tài)承受50mA的灌電流，開機(jī)狀態(tài)承受10mA的灌電流。關(guān)于熱插拔的系統(tǒng)響應(yīng)問題是在應(yīng)用級，也就是說與操作系統(tǒng)相關(guān)，因此需要操作系統(tǒng)支持。就本文的硬件實現(xiàn)來說，因其不屬于物理級和級考慮的疇，可以跨越這一功能。同樣可以利用EPLD實現(xiàn)這種即插即用和識別利用，但必須依賴系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)，同時必須實現(xiàn)EDID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和DDC2B傳輸協(xié)議。DVI使用最小躍遷差分信號TMDS進(jìn)行傳輸，在此基礎(chǔ)上設(shè)計者可以自己實現(xiàn)光纖傳輸應(yīng)用。6 其它應(yīng)用在飛機(jī)上要求對兩路同步視頻信號進(jìn)行傳輸、存儲、播放功能，原有設(shè)備采用模擬視頻制式PAL制。為了達(dá)到實時監(jiān)控的目的，在產(chǎn)生、傳輸、存儲、播放等各個級上，都必須保持嚴(yán)格意義上的同步，對兩路視頻采用分幀整合處理、單電纜傳輸、單視頻記錄存儲，在播放