重温连接器接口基础

只看该作者 · 2011-10-31 11:01

1、什么是连接器？
电子连接器泛指各种电子组件间的连接单元,主要作为芯片对电路板,电路板之间和电路板对箱体电子讯号连结与传输.种类而言,可分为基板用连接器,角形连接器,圆柱形连接器,以及趋热门的PCMCIA规格连接器等等。
2、什么是USB？
USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准，而是应用在PC领域的接口技术。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。不过直到近期，它才得到广泛地应用。从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为2.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。USB用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有USB插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用（注意，在接线时要仔细阅读主板说明书并按图连接，千万不可接错而使设备损坏）。而且USB接口还可以通过专门的USB连机线实现双机互连，并可以通过Hub扩展出更多的接口。USB具有传输速度快（USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSL Modem、Cable Modem等，几乎所有的外部设备。
USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。
USB接口可用于连接多达127种外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。
USB使用一个四针的插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来。
USB的版本
第一代：USB 1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。1996年推出。
第二代：USB 2.0的最大传输速率高达480Mbps。USB 1.0/1.1与USB 2.0的接口是相互兼容的。
第三代：USB 3.0 理论上5Gbps 向下兼容USB 1.0/1.1/2.0
3、什么是DVI？
DVI（Digital Visual Interface）接口，即数字视频接口。它是1999年由Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。
DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。
一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。
目前的DVI接口分为两种：
一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。
另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
DVI信号，HDCP信号和HDMI 信号针对VGA信号而言，如果排除各种协议的话，信号通道本质是一致的，都是DVI信号。因此先介绍DVI信号的特点。
在模拟显示方式中，将待显示的数字R.G..B信号（8bit并行信号）在显卡中经过D/A转换成模拟信号，传输后进入显示器，经处理后驱动R.G..B电子枪，显示到荧光屏上，整个过程是模拟的。而数字显示方式不同，模拟的R.G.B信号到达显示设备后（LCD 或DLP，PDP等）经过A/D处理，转换为数字信号，随后由数字信号在TFT LCD source driver中通过DAC转换变成模拟信号控制液晶板透射或反射光线或DMD晶片反射光线或由等离子体发光，达到显示的效果。在这个过程中明显地存在一个由数字→模拟→数字→模拟的转换过程，信号损失较大（一次A/D，D/A过程将在频谱上损失6dB，带宽最大保留为像素时钟的1/2），并且会存在诸如拖尾，模糊，重影等传输问题。当前带有数字接口的计算机显卡已经相当普遍，甚至笔记本电脑也配备了DVI接口，显示设备中也是越来越多的设备带有数字信号接口，因此数字→数字方式的应用环境已经成熟。
DVI原理上是将待显示的R.G.B数字信号与H.V信号进行组合编码，每个像素点按10bit的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换，把编码后的R.G..B数字串行码流与像素时钟等4个信号按照平衡方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的10倍，以1024×768×70的分辨率为例，码流时钟为70MHz×10，折合为0.7GHZ。一般DVI1.0的码流在0.24GHZ到1.65GHZ之间。
DVI有DVI1.0和DVI2.0两种标准，其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道，传输图像的最高像素时钟为165M（[email=1600RGB*1200@60Hz]1600RGB*1200@60Hz[/email]，UXGA），信道中的最高信号传输码流为1.65GHz。DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道，传输图像的最高像素时钟为330M，每组信道中的最高信号传输码流也为1.65GHz。在显示设备中，目前还没有DVI2.0的应用，因此本文所讨论的DVI都是指DVI1.0标准。
优点：
一、速度快
DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。
二、画面清晰
计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。
三、支持HDCP协议
DVI接口可以支持HDCP协议，为将来看带版权的高清视频打下基础。不过要想让显卡支持HDCP，光有DVI接口是不行的，需要加装专用的芯片，还要交纳不斐的HDCP认证费，因此目前真正支持HDCP协议的显卡还不多。
HDCP 信号从接口形式，管脚定义，数据格式等都与DVI相同，只是考虑保密的原因，对数据进行了加密，要符合HDCP的协议要求。考虑到这只是协议层面的不同，我们可将此两者等同考虑。

4、什么是HDMI？

HDMI，英文全称是High Definition Multimedia Interface，中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。2002年4月，日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image七家公司联合组成HDMI组织。HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。
HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s，因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。
与DVI相比HDMI接口的体积更小，而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。
优点：
HDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。其卓越性能超越了以往所有的产品。
HDMI规格的连接器采用单线连接，取代了产品背后的复杂的线缆。
采用HDMI规格接口的线缆没有长度的限制。比如：DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而符合HDMI规格的产品则没有这个问题。
HDMI规格可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。

5、什么是Displayport?

关于DisplayPort标准:
视频电子标准协会(VESA)公布了DisplayPort显示接口标准的最终版本：DisplayPort 1.0。作为DVI的继任者，DisplayPort将在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率。
根据设计，DisplayPort既支持外置显示连接，也支持内置显示连接。VESA希望笔记本厂商不仅使用DisplayPort连接独立显示器，也能使用它来直接连接液晶显示屏和主板，方便笔记本的升级。为此，DisplayPort接口也设计得非常小巧，既方便笔记本的使用，也允许显卡配置多个接口。
DisplayPort 1.0规格支持单通道、单向、四线路连接，数据传输率10.8Gbps，足以传送未经压缩的视频和相关音频，同时还支持1Mbps的双向辅助通道，供设备控制之用，此外还支持8位和10位颜色。在数据传输上，DisplayPort使用了“micro-packetised”格式。VESA还表示，DisplayPort具备高度的可扩展性，可以在今后不断加入更多新内容。与消费电子领域内的HDCP类似，DisplayPort也可以通过128位AES加密实现对HD视频数据的拷贝保护。事实上，VESA也盯紧了消费电子市场，声称DisplayPort同样可以很方便地连接电视、DVD播放器等设备。
VESA在一年前左右开始开发DisplayPort，而之后不久，特别利益组织(SIG)提出了UDI(通用显示界面)，可以同时兼容HDMI和DVI，而这一点正是DisplayPort所缺乏的。不过，UDI虽然可以通过HDMI支持HDCP反盗版系统，但就像DVI，或者说不像HDMI和DisplayPort，它不支持音频信号传输。UDI 1.0预计本季度完成。
DisplayPort的支持者有戴尔、惠普、联想、飞利浦、ATi等，UDI得到了Intel、LG、苹果、国家半导体等的拥护，nVIDIA和三星等则同时支持DisplayPort和UDI
DisplayPort在2008年的情况:
制定DisplayPort接口标准的组织VESA(视频电子标准组织)于日前参加了2008年全球规模最大的消费电子展（CES2008），并且在展会上详细的介绍了有关下一代显示设备接口——DisplayPort 1.1的相关情况。实际上早在2006年5月，VESA就对外发布了Displayport 1.0标准，这是一种针对所有显示设备(包括内部和外部接口)的开放标准，而在CES08上，VESA宣布目前DisplayPort已经更新到1.1版本，并作出了详细的报道和讲解。
关于DisplayPort这种全新的接口，几乎所有的个人电脑制造商和显卡厂商都表示支持，日本dell已经在2007年12月率先推出支持DisplayPort接口的显示器——Dell 3008，并且已经在日本上市开卖。加上在CES08上的宣传，可以预见2008年DisplayPort接口规格将会占据主导地位。
会议上，DisplayPort的重要负责人、Dell公司的Bruce Montag对现行的DisplayPort 1.1规格进行了详细的介绍，以及对今后DisplayPort的市场展望进行了说明。首先Bruce Montag表示，DisplayPort接口可以完美支持HDCP数字内容保护协议，并且可以同时传输音频与视频，真正意义上实现高清一线通解决方案。
从性能上讲，DisplayPort 1.1最大支持10.8Gb/S的传输带宽，而最新的HDMI 1.3标准也仅能支持10.2G/s的带宽；另外，DisplayPort可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10/12bit)的色深，1920×1200分辨率的色彩支持到了120/24Bit，超高的带宽和分辨率完全足以适应显示设备的发展。
谈到DisplayPort与HDMI的区别，Bruce Montag表示，HDMI最先是面向CRT而制定的规格，无论是HDMI还是其“孪生兄弟”UDI(实质是去掉HDMI的音频传输功能)，两者都继承了DVI的核心技术TMDS，从本质上来说仍然是DVI的扩展。DVI、HDMI、UDI的视频内容都以即时、专线方式进行传输，这可以保证视频流量大时不会发生堵塞的现象。而DisplayPort一开始则面向液晶显示器开发，采用“Micro-Packet Architecture(微封包架构)”传输架构，视频内容以封包方式传送，这一点同DVI、HDMI等视频传输技术有着明显区别。也就是说，HDMI的出现取代了模拟型号视频，而DisplayPort的出现则取代的是DVI和VGA接口。
虽然说DisplayPort采用微封包传输架构，但是超高的带宽绝对不至于其在传输过程中出现“掉包”的现象；并且微封包架构的另一大特色就是弹性大，以至于DisplayPort可以轻松实现分屏显示功能(一条DisplayPort连接线最高可支持6条1080i或3条1080p视频流。)，DisplayPort可以在同一组Lane/Link(通道/连线)内传输多组视频，而这一切就是微封包架构赋予的力量。而使用交换式传输的DVI、HDMI等视频只能在一组Link内传输一组视频。
另外，DisplayPort还有一条可实现双向通信的外部通道，传输速度超过了1Mbps，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏设备。
Bruce Montag还表示，HDMI是在DVI的基础上发展而来的，他们都是用了TMDS信号传输技术，图像传输前数字型号必须经过TMDS电路转换成TMDS型号。而DisplayPort则实现了直接与面板的集成，可以直接驱动面板，从而可以大大简化LVDS电路，并且不再需要TMDS电路；这样的好处不仅节省了成本，而且可以节省液晶显示器的空间，以适用于开发出更轻、更薄的液晶显示器产品。另外，DisplayPort采用不对称的设计，具有锁住功能的接口可以防止用户误插拔，避免了因为误操作导致硬件上的损坏。
对于今后的发展，Bruce Montag表示未来displayPort接口可能会实现像USB一样的通用通信功能，但他着重强调这仅仅是他个人的猜想。
DisplayPort接口将会是未来显示设备的主要接口标准，将完全取代现今的DVI与VGA，甚至HDMI。相对于目前最先进的HDMI接口来说，DisplayPort有着更多的优势和更大的传输带宽，并且从可扩展性和外围设备兼容方面要远远强于HDMI接口；成本方面，DisplayPort不仅可以直接驱动面板，节省大量的电路费用和空间，并且该标准完全开放，并不需要支付如HDMI接口所涉及到的版权费用。我们预计，到2008年底或者2009年，DisplayPort将走向最巅峰的阶段。