HDMI2.1 30米线缆实现方式介绍

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本文主要介绍一款实现30米距离cable的实现方案。

第一、HDMI2.1工作原理介绍

HDMI 2.1在工作时，是需要source端即信号源和sink端即显示设备，通过EDID握手协商后，再决定传输模式、带宽、HDR格式等功能。

先来说说source端，也就是我们常说的信号源端，例如PS5、笔记本、OTT盒子等信号端。

图像信号通过游戏主机GPU处理完后，首先通过HDMI芯片编码，然后再将高频率电信号以固定的速率，通过HDMI线传输至电视机或者功放系统；Sink端，就是我们常说的显示屏或者说显示器，便携式显示器包括在内。

在电视和显示器上，HDMI 控制芯片一般整合在CPU SOC中。当图像信号通过HDMI接口传输过来后，主控芯片的HDMI控制器经过解码后，再交给GPU或者其他图像芯片处理。
那么，要实现HDMI2.1的传输，就必须Source信号源能够输出HDMI2.1信号，Sink能够接收并且解码HDMI2.1信号。
所以信源设备能够和显示设备最终能不能使用48Gb带宽，可不可以VRR，主要取决于信源端和显示端两块HDMI控制芯片的协商，这个协商过程是通过EDID来进行的。
另外，有些显示器的HDMI 2.1芯片只支持单通道FRL 6Gb带宽，也就是HDMI 2.1最大带宽24Gb，4K 120Hz 444 10bit只能通过DSC实现。
如果连接不支持DSC的PS5，那么PS5的4K 120hz模式，只能以420色度二次采样实现。

先讲完了Source以及Sink端，那么还有一个是需要我们去了解的，也就是HDMI传输线缆，这个因素也是制约HDMI传输速率的关键因素。

二、HDMI2.1  cable介绍

首先，普通的铜缆HDMI线是物理接触式插头，没有中间是没有芯片的！当然，如果需求线缆距离需要在1.5M以上，是需要添加信号增强芯片以防止信号衰减。
上图是HDMI2.1高速信号线缆里的信号线，包含五组高速信号线组以及一组SUB信号线。
其中SUB信号线组是用来传输EDID信号来牵手Source端与Sink端。那么如果说要做超长的HDMI线缆呢？那么就要用到HDMI信号增强芯片。

目前市面上有许多信号增强芯片应用在HDMI线缆上。这边小编推荐一款市面上常用的HDMI信号增强芯片：LT86121EX 。

使用双绞线6类线传输，两端使用LT86121EX芯片，即可将8K60HZ或者4K120HZ信号延长至30米。

三、芯片简介

HDMI2.1的输入和输出都支持高达8Gbps的数据速率，这为4K@120Hz, 8K@30Hz或8K@60Hz提供了足够的带宽和压缩数据(直通)，还支持HDCP2.3解key功能。Type-C或DP1.4a输入和输出都支持高达8.1Gbps的数据速率，这为4K@120Hz、8K@30Hz或8K@60Hz提供了足够的带宽和压缩数据(直通)。
在配对模式下，DSC可以降低数据速率，从而降低带宽需求。此外，可以激活FEC来纠正数据错误，帮助提高系统的容错水平。这些独特的技术结合在一起将大大延长传输距离。两种数字音频接口可用，I2S和SPDIF。I2S接口支持8-ch LPCM, SPDIF接口支持2-ch LPCM或压缩音频，均支持最大192khz采样率。该设备能够通过集成的微处理器实现自动操作，该微处理器使用嵌入式SPI闪存进行固件存储。系统控制也可通过配置I2C从接口。

目前市面上绝大多数Source端都采用了TYPE-C接口进行数据传输，而TYPE-C接口所输出的大均为USB/DP/EDP信号，以苹果Macbook air M1为例，

早已取消HDMI物理接口，此时就需要用到Bypass芯片进行一个信号转换。也正是MacBook的精简接口，使得目前市面上的扩展坞成了必需品。
其实扩展坞的实现架构是比较简单的产品，通常使用USB HUB芯片与转换芯片即可做成一个扩展坞。文章关于HDMI，那肯定是说说其中几个转换芯片中的HDMI芯片.
DP转HDMI无需占用HUB的下行通道，TYPE-C接口分出两路高速信号线以及USB信号线组给到bypass转换芯片即可。如下图所示：
一组TXRX信号线，一组SUB信号线以及HPD信号线。由于是Bypass芯片，所以芯片是无法进行分辨率参数的增加，只能进行减少。以4K30为例：PD1.4可以转换为HDMI2.1,向下兼容。但是无法PD1.2/4K60HZ转换为HDMI2.1/8K60。

以LT8713SX为例，这是一款支持MST功能的拓展坞应用。

四、LT8713SX应用介绍

T8713SX 是一款高性能 Type-C/DP1.4 至 Type-C/DP1.4/HDMI2.0 转换器，具有三个可配置的 DP1.4/HDMI2.0/DP++ 输出接口和音频输出接口。LT8713SX同时支持显示端口™单流传输（SST）模式和多流传输（MST）模式。当接收通过单个DP链路打包和传输的多个视频/音频流时，LT8713SX将分组的多流恢复为多个不同的视频/音频流。在 SST 模式下，三个 TX 接口输出相同的视频流/音频流。此外，还包括三个用于CC通信的CC控制器，以实现DP Alt模式和供电功能，一个用于上游Type-C端口，一个用于下游端口，最后一个用于供电。片上USB3.0开关是一种高速双向无源开关，提供灵活的开关以适应连接器翻转。

提供两个数字音频输入或输出接口，包括 I2S 和 SPDIF。两者都支持最大 8KHz 采样率的 192 通道 LPCM 或压缩音频。

LT8713SX能够自动操作，由集成微处理器启用，该微处理器使用嵌入式SPI闪存进行固件存储。系统控制也可以通过使用专用的配置 I2C 从接口来实现。

芯片参数：

LT8713SX : Type-C/DP1.4 to Tri-Port DP1.4/HDMI2.0 Converter with Audio 

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