MPSOC DP协议介绍

一 DP介绍

1.1 DP介绍

DP协议（DisplayPort）是一种数字视频传输协议，用于连接计算机或其他设备与显示器或电视等显示设备。DP协议由VESA（Video Electronics Standards Association）制定，其目的是取代传统的VGA、DVI等模拟视频接口，提供更高的视频质量和更大的带宽，支持更高的分辨率、更快的刷新率和更丰富的色彩深度。
DP协议的主要特点如下：

• 高清晰度：DP协议支持4K、5K和8K等高分辨率视频输出，能够提供更清晰、更细腻的图像质量。

• 高带宽：DP协议提供高达32.4Gbps的带宽，比传统的DVI和HDMI等接口要高得多，能够支持更高的视频分辨率和更快的刷新率。

• 多功能性：DP协议支持视频、音频和数据传输，能够通过一个接口实现多种功能，方便用户使用。

• 版权保护：DP协议支持HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）版权保护技术，能够保护数字内容的版权，防止盗版和非法复制。

DP协议的优点在于它支持更高的分辨率和更大的带宽，能够提供更清晰、更细腻的图像和更快的刷新率，同时还能够通过一个接口实现多种功能，非常方便。在现代计算机和显示设备中，DP协议已经成为主流的数字视频传输协议之一。

1.2 DP接口和HDMI接口的区别

HDMI和DP接口都是出现在电脑以及显示器上的常见的视频接口。日常所能见到的VGA，HMDI，DP其实都是一种协议。遵从这些协议而来的接口也就被称为DP接口，HDMI接口等。
DP接口和HDMI接口的核心区别在于带宽。目前4K 60Hz屏幕所需要的带宽是：3840x2160(分辨率)x8(bpc)x3(像素倍数)x60(刷新率)/0.8(hdmi采用的8b/10b编码)/1024的3次方=13.9046Gbps。HDMI1.4最高只支持10.2Gpbs的带宽。因此HDMI1.4接口无法支持4K 60Hz的屏幕。HDMI 2.0，最高只支持18Gbps的带宽，所以他最高也就只能支持4K 60Hz的显示器，但是如果你的显示器是4K 120Hz那么以他的带宽水平就无法支持了。反观DP接口，最早的DP1.2接口的带宽就达到了21.6bps，而目前普及率非常高的DP1.4的带宽则达到了32.4gbps，完美地支持了4K 144Hz以及8K 30hz的屏幕，几乎覆盖了普通用户所能用到的极限值。
其他的区别：

• 色彩空间：DP接口支持DCI-P3色域，而HDMI则不支持，这对于设计人员来说可能会有比较大的影响。
• 接口：DP接口可以和雷电接口进行组合，从而实现更方便的类型设备拓展。而HDMI则不具备这样的功能。其次，AMD多屏拼接技术必须使用DP接口才可以实现，HDMI接口无法实现。
• 其他细节：在音频传输采样率，采样大小，色彩深度支持程度等等都会有一定的差异，但是对于普通用户的影响几乎不可感知

1.3 DP1.4和DP2.0的区别

DP2.0全称是DisplayPort2.0，由管理方VESA视频电子标准协会于2019年发布，是一种数字式影音数据交换协议，主要用于视频源与显示器等设备的连接，也支持携带音频、USB和其他形式的数据。
接口方面，据DP2.0管理方VESA协会公布，DP Alt模式可与USB4规范无缝衔接，USB4融合了雷电和USB协议，将在雷电3免专利费的基础上推广。USB4采用USB-C接口设计，也意味着DP2.0物理接口可转型为新型的USB Type-C接口，因此DP2.0接口可以有DP和USB Type-C两种形态。为了区别于普通的Type-C接口，DP2.0会在接口处增加DP标识，就像雷电3接口旁边有雷电标识一样，用户可以更直观识别出DP2.0接口。所以，DP2.0有DisplayPort和USB Type-C两种物理外形，DP1.4还是传统的DisplayPort接口。

传输带宽方面，按照设计方案，DP 2.0的传输带宽高达80Gbps，是当前DP1.4的2.5倍，是HDMI 2.1的1.6倍，最大支持16K（15360*8460）的超强分辨率，甚至双屏4K 144Hz无损也不再话下。同时DP2.0使用了最新的编码协议，新标准的带宽利用率高达97%，有效带宽峰值为77.4 Gbps，约是DP1.4有效带宽的3倍。DP2.0带宽为80Gbps，支持16K@60Hz、8K@120Hz和4K@144Hz；DP1.4的带宽为32.4Gbps，支持8K@30Hz和4K@120Hz。

二 DP协议

2.1 DP协议层

DP协议分层为Link Layer 和 Physical Layer。DP Link层可分为3部分

• Main Link：主链，用于单向传输音视频流，高带宽，低延时，由DPTX/DPRX组成。支持1、2、4lane和不同的速率。
• AUX Channel：辅助通道，用于传输低带宽需求的数据，以及链路管理和设备控制信号。AUX CH为差分信号，半双工
• Hotplug Detect：HPD是热插拔检测信号。

另外，

• DPCD:全称DisplayPort Configuration Data，是DP的配置数据，描述接收端的性能。source与sink之间通信就是通过DPCD寄存器进行读写，以及链路的管理。配置辅助通道。
• EDID:全称为Extended Display Identification Data，扩展显示标识数据，，定义了DP接收装置的性能。Source通过识别slink传输过来的EDID数据，它包括了供应商信息、最大图像大小、型号名称、屏幕尺寸和颜色设置等等。配置主链信息。
  DP PHY层将数据传输到DSC Encoder进行编码压缩，编码压缩前后数据量大概是3：1。
  
  之后进入8b/10b编码或128b/132b编码，编码后传输，传输后解码。
  

2.2 信息交流过程

• 通过Hotplug检测sink是否接入
• 接入后，source端读取DPCD接收器性能，比如多少条lane，数据速率是多少
• sink端返回DPCD信息
• source端读取EDID，显示状况、数据位宽、屏幕分辨率等基础信息
• sink端返回EDID信息
• source端写DPCD配置到sink端
• 开始进行link训练（测试），包括眼图测试、抖动测试、摆动测试、频锁、相锁、错误率计算等。如果检测到有问题，就会重新读取配置
• 返回link状态
• 进行数据传输
  

3 Xilinx MPSoC PS端DP接口

• DP控制器支持两个5.4G的lane,分辨率最大支持4K@30
• DPDMA用来搬运数据，支持6通道
• 支持两路视频混合
• 绿色为音频数据，支持两路音频输出混合
• 支持视频和音频数据从PL发送出去。
  
  -video/graphics如果是利用DPDMA从memory中取出，输入流成为非实时输入
  如果是实时输入，video/graphics可以由PL端提供。视频时序可以由PS或PL提供