本文主要介绍HDMI接口的类型、引脚定义、线缆、各版本特性对比等。
2002年的4月,日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。2002年12月,高清晰数字多媒体接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI1.0标准颁布,到目前已经更新到2.1版本,主要变化在于近一步加大带宽,以便传输更高分辨率和色深。HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP的支持,同时提供了更好的DDC可选功能。HDMI2.1版支持最大10分辨率,其中8K分辨率刷新率60Hz,4K分辨率刷新率120Hz,支持动态HDR以及适应性刷新率技术,带宽达到了惊人的48Gbps,同时HDMI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。
HDMI在引脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。
1、接口类型
HDMI的接口分成A、B、C、D、E五种类型。
HDMI Type A
Type A是标准接口,是最常见的,一般平板电脑、高清电视、投影仪等视频设备都提供这种尺寸的接口。Type A有19针,尺寸为13.9×4.45mm,现在能看到的设备99%都是该类型HDMI接口。
HDMI Type B
Type B非常罕见,传输带宽几乎比A类大了一倍,在家庭应用中是过于“强悍”,现在只应用于一些专业场合。有29针,宽度达到21毫米,可传输HDMI Type A两倍的TMDS资料量,相当于DVI Dual-Link传输,用于传输高分辨率(WQXGA 2560X1600以上)。
HDMI Type C
Type C是为小型设备而生的,其尺寸为10.42×2.4mm,比Type A小了将近1/3,应用范围很小。总共有19Pin,可以说是缩小版的HDMI Type A(Mini HDMI),但管脚定义有所改变。主要是用在便携式装置上,如DV、数码相机、便携式多媒体播放机等。
HDMI Type D
Type D是最新的接口类型,尺寸进一步减小,采用了双排针脚设计,尺寸近似于Mini USB接口,更适用于便携和车载设备。俗称Micro HDMI是定义为HDMI 1.4版本的,保持HDMI标准的19Pin,尺寸为6.4×2.8mm,比Mini HDMI (10.42×2.4mm)小很多,主要应用在一些小型的移动设备上,如手机、MP4、平板等等。
HDMI Type E
Type E是汽车电子专用接口类型,信号定义和Type A一样,也是19pin。

2、引脚定义
Type A/E | Type B | Type C | Type D | |
1 | TMDS Data2+ | TMDS Data2+ | TMDS Data2 Shield | Hot Plug Detect/HEAC- |
2 | TMDS Data2 Shield | TMDS Data2 Shield | TMDS Data2+ | Utility/HEAC+ |
3 | TMDS Data2– | TMDS Data2– | TMDS Data2– | TMDS Data2+ |
4 | TMDS Data1+ | TMDS Data1+ | TMDS Data1 Shield | TMDS Data2 Shield |
5 | TMDS Data1 Shield | TMDS Data1 Shield | TMDS Data1+ | TMDS Data2- |
6 | TMDS Data1– | TMDS Data1– | TMDS Data1– | TMDS Data1+ |
7 | TMDS Data0+ | TMDS Data0+ | TMDS Data0 Shield | TMDS Data1 Shield |
8 | TMDS Data0 Shield | TMDS Data0 Shield | TMDS Data0+ | TMDS Data1- |
9 | TMDS Data0– | TMDS Data0– | TMDS Data0– | TMDS Data0+ |
10 | TMDS Clock+ | TMDS Clock+ | TMDS Clock Shield | TMDS Data0 Shield |
11 | TMDS Clock Shield | TMDS Clock Shield | TMDS Clock+ | TMDS Data0- |
12 | TMDS Clock– | TMDS Clock– | TMDS Clock– | TMDS Clock+ |
13 | CEC | TMDS Data5+ | DDC/CEC/HEAC Ground | TMDS Clock Shield |
14 | Utility/HEAC+ | TMDS Data5 Shield | CEC | TMDS Clock- |
15 | SCL | TMDS Data5- | SCL | CEC |
16 | SDA | TMDS Data4+ | SDA | DDC/CEC/HEAC Ground |
17 | DDC/CEC/HEAC Ground | TMDS Data4 Shield | Utility/HEAC+ | SCL |
18 | +5V Power | TMDS Data4- | +5V Power | SDA |
19 | Hot Plug Detect/HEAC- | TMDS Data3+ | Hot Plug Detect/HEAC- | +5V Power |
20 | TMDS Data3 Shield | |||
21 | TMDS Data3- | |||
22 | CEC | |||
23 | Reserved (N.C.) | |||
24 | Reserved (N.C.) | |||
25 | SCL | |||
26 | SDA | |||
27 | DDC/CEC Ground | |||
28 | +5V Power | |||
29 | Hot Plug Detect |
上述DDC(SDA、SCL)、CEC、HPD等辅助信号的逻辑电平均为5V,实际使用中一般需要进行电平转换。

DDC信号符合I2C协议V2.1标准。


当多个负载的HPD引脚通过1K电阻上拉到5V Power之后并联时,为了能可靠区分负载的接入(能有效的检测到HPD的高电平),需要源端下拉HPD。

HDMI使用TMDS差分电平,差分信号上拉电压为3.3V,端口阻抗为50Ω,单端信号摆幅为400~600mV,标称500mV,差分摆幅为800~1200mV,实际差分电压摆幅可以在150~1200mV之间,而且偏置电压由sink端提供。详细可参见之前的文章《逻辑电平之常见差分逻辑电平(4)》。

3、线缆
线缆种类及对应的接口如下表所示:

4、HDMI版本
HDMI从2002年发展到现在,经历了如下一些版本,各个版本具有各自的特性,详细对比如下表所示:

| 版本 | 1.0–1.2a | 1.3–1.3a | 1.4–1.4b | 2.0–2.0b | 2.1 |
发布日期 | 2002年12月(1.0) 2004年5月(1.1) 2005年8月(1.2) 2005年12月(1.2a) | 2006年6月(1.3) 2006年11月(1.3a) | 2009年6月(1.4) 2010年3月(1.4a) 2011年10月(1.4b) | 2013年9月(2.0) 2015年4月(2.0a) 2016年3月(2.0b) | 2017年11月 |
信号规格 | |||||
传输带宽 | 4.95Gbit/s | 10.2Gbit/s | 10.2Gbit/s | 18.0Gbit/s | 48.0Gbit/s |
最大传输数据速率 | 3.96Gbit/s | 8.16Gbit/s | 8.16Gbit/s | 14.4Gbit/s | 42.6Gbit/s |
TMDS Clock | 165MHz | 340MHz | 340MHz | 600MHz | 1200MHz |
TMDS channel | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 |
编码方式 | 8b/10b | 8b/10b | 8b/10b | 8b/10b | 16b/18b |
压缩(可选) | - | - | - | - | DSC 1.2 |
音频规格 | |||||
最大沟道的采样率 | 192kHz | 192kHz | 192kHz | 192kHz | 192kHz |
总采样率 | - | - | 768kHz | 1536kHz | 1536kHz |
样本大小 | 16–24bits | 16–24bits | 16–24bits | 16–24bits | 16–24bits |
最大音频沟道 | 8 | 8 | 8 | 32 | 32 |