一种支持高速信号链路训练的HDMI有源线缆的制作方法

一种支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆
技术领域
1.本发明涉及一种hdmi有源线缆，具体的，涉及一种支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆，能够解决现有有源线缆无法参加链路训练的问题。


背景技术：

2.高清多媒体接口（high definition multimedia interface，hdmi）是一种，可以同时传输影像和声音的数字接口技术。广泛应用在电视、机顶盒等消费电子产品上。为适应不同质量的信号传输并找到最优化的传输链路，提升信道带宽使用率，hdmi2.1协议加入了对高速信号进行链路训练的特性，源端（source）与显示端（sink）间根据自身支持的性能和传输链路的信号质量，协商发送端发出的信号幅度、是否预加重等参数，以及协商高速信号通道个数及通信速率是否需下降等。
3.目前有些有源线缆如有源光缆，其信号输出幅度等并不会随着发送端信号输入幅度的变化而变化或线性变化，其光信号接收端也会固定一套参数设置，不能进行动态调整，甚至有些支持cdr（clock and data recovery，时钟数据恢复）的有源线缆，无法支持通信速率动态调整。当源端（source）与显示端（sink）进行链路训练时，源端根据显示端发出的调整信号幅度的需求，对其输出的信号幅度等进行了调整，但上述这些特性的有源线缆，其输出给显示端的信号并没有变化，因此源端（source）与显示端（sink）间的链路训练实际上是无效的，这导致因传输链路无法达到一个最佳状态而链路训练时间变长，甚至链路训练失败。
4.例如，某些对信号接收端参数固定的有源线缆，当发送端与有源线缆间的传输链路信号质量不佳时，如接入了一个比较长的铜线延长线，这会造成这些有源线缆无法适应此种情况，造成链路训练失败。此外，由于发送端或接收端本身能力不支持最高的速率，或基于链路训练的结果，或基于用户需求调整分辨率与刷新率，需将通信速率下降时，这对于不支持通信速率动态调整的cdr，会造成cdr不支持的通信速率上链路训练失败，而无法正常通信。
5.因此，如何适应高速信号链路训练的变化，提出一种支持高速信号链路训练hdmi线缆成为现有技术亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提出一种支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆，通过监听hdmi2.1中的i2c通道链路训练数据，解决现有有源线缆无法参与链路训练问题。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆，其特征在于，包括：第一端，第二端以及在第一端和第二端之间高速媒体信号线和低速控制信号线，所述第一端用于连接源端，所述第二端用于连接显示端，所述低速控制信号线用
于传输低速边带信号，所述高速媒体信号线用于传输高速媒体信号；其中，在第二端具有，或者第一端和第二端中分别具有：i2c信号监听模块，与所述低速控制信号线中的i2c信号线连接，用于监听链路训练数据，并将所述链路训练数据或根据所述链路训练数据识别出的判断结果发送至其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块；所述高速信号调整模块，用于接收所述链路训练数据或者根据所述链路训练数据识别出的判断结果，根据所述链路训练数据判断链路训练的状态和高速信号参数要求或者根据接收到的所述链路训练数据识别出的判断结果，动态调整高速信号电路中的工作参数，从而支持高速媒体信号的链路训练；高速信号电路，用于接收、处理及转换高速媒体信号，并按照所述高速信号调整模块所调整的参数进行工作，进行高速媒体信号传输。
8.可选的，所述高速信号调整模块，与低速控制信号线中的hpd信号线连接，当hdmi有源线缆接通电源后，所述高速信号调整模块打开高速信号电路并配置其为默认工作状态，当所述高速信号调整模块检测到hpd电平拉高，则开启i2c信号监听模块。
9.可选的，i2c信号监听模块，用于监听链路训练数据，并将所述链路训练数据或根据所述链路训练数据识别出的判断结果发送至其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块，所述高速信号调整模块，根据所述链路训练数据判断链路训练的状态和高速信号参数要求或者根据接收到的所述链路训练数据识别出的判断结果，动态调整高速信号电路中的工作参数，从而支持高速媒体信号的链路训练，具体包括：当源端和显示端开始进行高速数据信号链路训练时，i2c信号监听模块监听到链路训练的数据，包括源端读取显示端的edid数据，并将所述edid数据或者根据edid数据识别出的判断结果发送给高速信号调整模块；所述高速信号调整模块根据所述edid数据：判断显示端是否支持链路训练，以及是否进行链路训练；读取链路训练的带宽和通道数，并控制所述高速信号电路调节cdr频段值，打开相应的高速信号通道，并关闭空闲高速信号通道；读取链路训练的参数值实时调整所述高速信号电路的工作参数，并打开相应数量的高速信号通道，并关闭空闲高速信号通道，直至全部信号通道训练完成。
10.可选的，链路训练能够多次进行，所述i2c信号监听模块监听链路训练数据，所述高速信号调整模块不断根据链路训练的需求，实时调整高速信号电路的参数，使有源线缆工作在最佳状态。
11.可选的，所述第一端和第二端分别具有i2c信号监听模块和高速信号调整模块时，第一端的i2c信号监听模块和第二端的i2c信号监听模块分别监听链路训练数据，并与其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块共同支持高速媒体信号的链路训练。
12.可选的，第一端的i2c信号监听模块响应于监听到第一端向第二端发出的设置frl_rate值，提取所述frl_rate值，第一端的所述高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整高速信号电路中的工作参数；和/或第二端的i2c信号监听模块响应于监听到第一端向第二端发出的的设置frl_rate值，提取所述frl_rate值，第二端的所述高速信号调整模块根据frl_rate值调整高速信号
电路中的工作参数。
13.可选的，第一端的i2c信号监听模块响应于监听到源端向显示端发出读edid请求，接下来显示端向源端返回edid数据，接下来源端向显示端发出读取frl_ready请求，接下来显示端向源端返回frl_ready，以及接下来源端向显示端发出设置frl_rate值，第一端的所述高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整高速信号电路中的工作参数；和/或第二端的i2c信号监听模块响应于监听到源端向显示端发出读edid请求，接下来显示端向源端返回edid数据，接下来源端向显示端发出读取frl_ready请求，接下来显示端向源端返回frl_ready，以及接下来源端向显示端发出设置frl_rate值，第二端的所述高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整高速信号电路中的工作参数。
14.可选的，第一端的i2c信号监听模块响应于监听到显示端向源端发出frl更新请求，以及接下来源端向显示端发出设置frl_rate值，第一端的所述高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整高速信号电路中的工作参数；和/或第二端的i2c信号监听模块响应于监听到显示端向源端发出frl更新请求，以及接下来源端向显示端发出设置frl_rate值，第二端的所述高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整高速信号电路中的工作参数。
15.可选的，如果链路训练失败，则高速信号调整模块拉低hpd，同时复位高速信号电路，之后再释放hpd，促使源端和显示端重新进行链路训练。
16.可选的，i2c信号监听模块与低速控制信号线中的i2c信号线连接，具体为：所述i2c信号监听模块能够直接与低速控制信号线中的i2c信号线连接，或者直接与第一端或者第二端中的i2c引脚连接。
17.本发明具有如下的优点：1、通过监听边带信号的链路训练过程，动态调整其信号输出端的参数与触发信号输入端自适应过程或调整信号输入端的参数，以及cdr模块的参数，有效解决了有源线缆无法参与链路训练并利用链路训练进行高速信号自动适配的问题，提高了有源线缆的兼容性；2、所述有源线缆可根据高速链路工作状态，通过拉hpd的方式执行相应的链路复位操作，并包含本身的复位与重新配置高速信号模块的参数，监听链路训练失败事件，使有源线缆自动调整为工作在最佳状态，提高了有源线缆的稳定性；3、第一端和第二端可进行信息沟通，确保两端工作在同步及最优组合状态。
附图说明
18.图1 是根据本发明具体实施例的支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆的示意图；图2是根据本发明具体实施例的hdmi有源线缆支持高速信号链路训练的流程图。
19.图中的附图标记所分别指代的技术特征为：1、第一端；2、第二端；3、高速媒体信号线4、低速控制信号线；5、高速信号电路；6、i2c信号监听模块；7、高速信号调整模块。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
21.本发明主要在于：在hdmi的第一端和第二端设置i2c信号监听模块和高速信号调整模块，利用i2c信号监听模块对低速控制信号线中的低速边带信号进行监听，例如i2c，hpd（hot plug detect）信号等，将链路训练数据或根据链路训练数据识别出的判断结果并发送至高速信号调整模块，根据所述链路训练数据判断链路训练的状态和高速信号参数要求或者根据接收到的所述链路训练数据识别出的判断结果，动态调整高速信号电路中的工作参数，对高速信号电路进行动态配置，如预加重、输出幅度等，满足源端和显示端链路训练的需求，从而支持高速媒体信号的链路训练。
22.这样，hdmi有源线缆的第一端和第二端能够根据当前链路训练进程，如正在传输某种链路训练序列，而触发进行本身信号第一端和/或第二端的信号自适应过程，兼容source与有源线缆间的不同链路信号质量。
23.具体的，参见图1，示出了根据本发明具体实施例的支持高速信号链路训练的hdmi有源线缆的示意图。
24.包括：第一端1，第二端2以及在第一端1和第二端2之间高速媒体信号线3和低速控制信号线4，所述第一端1用于连接源端，所述第二端2用于连接显示端，所述低速控制信号线4用于传输低速边带信号，所述高速媒体信号线3用于传输高速媒体信号；其中，在第二端具有、或者第一端和第二端中分别具有：i2c信号监听模块6，与低速控制信号线4中的i2c信号线连接，用于监听链路训练数据，并将所述链路训练数据或根据所述链路训练数据识别出的判断结果发送至其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块；例如，i2c信号监听模块可以直接与低速控制信号线4中的i2c信号线连接，或者直接与第一端1中的i2c引脚连接，从而实现与低速边带信号中i2c通道连接。
25.所述i2c信号监听模块能够监听链路训练数据，并将所述链路训练数据直接发送给高速信号调整模块7。
26.或者，所述i2c信号监听模块能够监听链路训练数据，根据所述链路训练数据识别出的判断结果例如，scdcs（status and control data channel structure，数据控制通道结构）中的frl_rate，scdcs中的ffe_levels值等等，发送至其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块。
27.所述高速信号调整模块7，用于接收所述链路训练数据或者根据所述链路训练数据识别出的判断结果，根据所述链路训练数据判断链路训练的状态和高速信号参数要求或者根据接收到的所述链路训练数据识别出的判断结果，动态调整高速信号电路中的工作参数，从而支持高速媒体信号的链路训练。
28.在本发明中，高速信号调整模块7可以为mcu（microcontroller unit，微控制器单元）。
29.高速信号电路5，用于接收、处理及转换涉及音视频的高速媒体信号。示例性的，其
中第一端能够接收源端发出的电信号并转换为光信号输出到光纤，第二端（靠近显示端）能够接收经光纤输出的光信号并转换为电信号发送给显示端。
30.高速信号电路5，能够根据所述高速信号调整模块7所修改的参数，进行高速媒体信号的链路训练。
31.具体的，参见图2，示出了hdmi有源线缆支持高速信号链路训练的流程图，所述高速信号调整模块7，与低速控制信号线4中的hpd信号线连接，当hdmi有源线缆接通电源后，所述高速信号调整模块7首先打开高速信号电路5并配置其为默认工作状态，当所述高速信号调整模块7检测到hpd电平拉高，开启i2c监听模块。
32.i2c信号监听模块6监听链路训练数据以及高速信号调整模块7根据所述链路训练数据判断链路训练的状态和高速参数要求，修改高速信号电路5中的工作参数，从而支持高速媒体信号的链路训练，具体可以为：当源端（source）和显示端（sink）开始进行高速数据信号链路训练时，frl链路训练通过i2c信号线进行scdc（state and control data channel）数据传输。此时i2c监听模块6能够监听到链路训练的数据，包括源端（source）读取显示端（sink）的edid数据，并将所述edid数据传送给高速信号调整模块7或者根据edid数据识别出的判断结果发送给高速信号调整模块，所述判断结果示例性的包括scdcs中的frl_rate，scdcs中的ffe_levels值等等；所述高速信号调整模块7根据所述edid数据：判断显示端（sink）是否支持链路训练，以及是否进行链路训练；读取源端（source）所要进行链路训练的带宽和通道数，并控制所述高速信号电路5调节cdr频段值，打开相应数量的高速信号通道，并关闭空闲高速信号通道；读取源端（source）链路训练的参数值控制所述高速信号电路5的工作参数，并打开相应数量的高速信号通道，并关闭空闲高速信号通道，直至全部信号通道训练完成。支持高速媒体信号的链路训练，在有源线缆的末端恢复源端传送的信号规范。
33.所述高速信号调整模块打开相应的高速信号通道，并关闭空闲高速信号通道。
34.在本发明中，参见图2，在第一端和第二端分别具有i2c信号监听模块和高速信号调整模块，第一端的i2c信号监听模块和第二端的i2c信号监听模块分别监听链路训练数据，并与其所在的第一端或第二端的高速信号调整模块共同支持高速媒体信号的链路训练，两端的高速信号调整模块都能够对高速信号电路的工作参数进行调制，从而更好的支持高速信号的链路训练。
35.也就是说，hdmi线缆两端各自的监听模块是各自独立工作的；在一次显示端和源端协同的训练过程中，线缆两端的监听模块并不知晓对端的工作情况，而是根据自己的设定在工作；或者一端的监听模块工作，另一端的监听模块不工作或没有完整工作。
36.以hdmi2.1协议规范分析，高速信号调整模块参与链路训练流程具体如下：1）首先，i2c监听模块6监听到源端（source）读取显示端（sink）的edid（extended display identification data，扩展显示标识数据），并将数据传送给高速信号调整模块7。高速信号调整模块7依据hdmi2.1协议规范分析edid数据中的scds（sink capability data structure），判断sink对frl链路训练的支持特性：字段max_frl_rate大于零，字段scdc_present值为1，字段scdc_sink_version非零，三者同时满足是表明显示端（sink）支
持hdmi2.1协议中的frl链路训练。
37.2）接着，i2c监听模块6监听到源端（source）读取显示端（sink）写字段frl_rate，根据hdmi2.1协议可知其标识source将要进行链路训练的带宽及通道数。高速信号调整模块7根据frl_rate值调节cdr频段值，并打开相应数量的高速信号通道，或关闭空闲高速信号通道。例如，链路训练时，源端会指定参与链路训练的通道数：3或4，且这3个或4个通道同时进行链路训练。高速信号调整模块7同时打开4个通道，或者同时打开3个通道并关闭1个通道。
38.3）继续，i2c监听模块6监听到源端（source）向显示端（sink）写字段ffe_levels，根据hdmi2.1协议可知其表示源端（source）发送信号的前馈均衡器（ffe）level值。高速信号调整模块7根据ffe_levels值调节光电转换芯片的etx前馈均衡器对应数值，以在线缆末端恢复源端传送的信号规范要求。
39.源端（source）与显示端（sink）间经过多次沟通调整链路训练参数后，链路训练结束。在此期间高速信号调整模块不断根据链路训练的需求，实时调整高速信号电路的参数，使有源线缆工作在最佳状态。
40.链路训练结束后，源端（source）和显示端（sink）间通过边带信号沟通链路训练结果：1）如果链路训练成功，则高速信号调整模块7保持当前高速信号电路配置，i2c信号监听模块6仍在处于工作状态，继续监听链路训练数据，以应对源端（source）和显示端（sink）之间新的链路需求。
41.2）如果链路训练失败，如frl_rate值为0，则高速信号调整模块拉低hpd，同时复位高速信号电路，之后再释放hpd，促使源端（source）和显示端（sink）重新进行链路训练。在新一轮链路训练过程中，高速信号调整模块7尝试新的参数来配置高速信号电路5，并监测链路训练结果。
42.以上所列出的实施例仅仅是示例，由于链路训练是分阶段的，第一端和第二端的i2c信号监听模块能够分别响应于监听到源端向显示端发出的设置的frl_rate值，使得本端的高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整本端的高速信号电路中的工作参数。
43.第一端和第二端的i2c信号监听模块还能够根据链路训练中的各个阶段，更可靠的识别源端向显示端发出的设置的frl_rate值。
44.第一端和第二端的i2c信号监听模块不仅可以监听源端向显示端发出链路训练请求，还能够反过来，由i2c信号监听模块监听显示端向源端发出链路训练请求，例如frl更新请求，并由本端的高速信号调整模块根据所述frl_rate值调整本端的高速信号电路中的工作参数。
45.进一步的，在所述第一端和所述第二端的高速信号调整模块7能够进行实时状态沟通，同步两端工作状态，例如通过uart等相关的通信方式进行实时状态沟通。
46.本发明具有如下的优点：1、通过监听边带信号的链路训练过程，动态调整其信号输出端的参数与触发信号输入端自适应过程或调整信号输入端的参数，以及cdr模块的参数，有效解决了有源线缆无法参与链路训练并利用链路训练进行高速信号自动适配的问题，提高了有源线缆的兼容性；
2、所述有源线缆可根据高速链路工作状态，通过拉hpd的方式执行相应的链路复位操作，并包含本身的复位与重新配置高速信号模块的参数，监听链路训练失败事件，使有源线缆自动调整为工作在最佳状态，提高了有源线缆的稳定性；3、第一端和第二端可进行信息沟通，确保两端工作在同步及最优组合状态。
47.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。