可重編程的DisplayPort固件

DisplayPort在計算機行業(yè)中正在變得日益普及。它是一種免專利費的數字顯示接口標準，有替代模擬VGA的可能。隨著越來越多的計算機開始支持DisplayPort，顯示器、電視、投影儀和所有其他擁有DVI、HDMI、LVDS或VGA接口的外圍設備對DisplayPort接口的需求也在增長。

　　大多數現有的DVI和HDMI接口都是專門設計用于雙模式DisplayPort源的電平轉換電路。不過，雙通道DVI、LVDS和VGA接口均需要協(xié)議轉換。例如，對于VGA接口，視頻信號必須從高速數字信號轉換為低速模擬信號，這使得VGA接口成為一種非常復雜的設備。通常，協(xié)議轉換DisplayPort接口中的固件引擎掌管著這種轉換。

　　固件在協(xié)議轉換型DisplayPort接口中的作用

　　固件是驅動著協(xié)議轉換的芯片中的引擎。幾項重要的任務取決于由固件所實現的狀態(tài)機。當電纜接口插入到信號源時，只有經過幾個重要的步驟之后，視頻才能成功地傳輸到“接收端”(或接收機)并正確顯示。固件掌管著以下幾件事情：

　　通過一種叫做HPD(熱插拔檢測)的信號和一種叫做AUX CH(備用信道)的邊帶信道，建立起與信號源的通信;

　　完成鏈路訓練;

　　在實際傳輸中，監(jiān)測主鏈路中的錯誤;

　　從接收端讀取EDID信息，并傳遞給信號源;

　　轉換HPD信息，并將其返回信號源;

　　DisplayPort信號源內部有自己的狀態(tài)機，用于和接收端對話。電纜接口的固件必須正確地與信號源交互，以確保正確的操作。圖1所示的狀態(tài)圖用于在DisplayPort 1.1a規(guī)范中所推薦的鏈路訓練。注意，規(guī)范中給出的所有固件指南都只是推薦，而并不一定就是實施或實現該功能的唯一途徑。提供圖像源的不同供應商會以自己的方式來實現這些細節(jié)，這就會造成互操作性問題。

　　圖1 DisplayPort 1.1a規(guī)范中推薦的鏈路訓練狀態(tài)機[!--empirenews.page--]當前的業(yè)界難題

　　DisplayPort規(guī)范是相當新的，而且正在演化。每種支持DisplayPort的GPU可能都有不同的DisplayPort源實現，這意味著，當協(xié)議轉換型DisplayPort接口插入到GPU1中時，可能一切正常，但是它或許會因為GPU2的DisplayPort實現而無法用于GPU2。例如：GPU2訪問接口的內部寄存器的次序可能與GPU1不相同;或者在GPU輸出視頻之前，GPU2可能需要某些特定的數據，而GPU1則不需要。

　　這種情況說明了規(guī)范符合性與設備互操作的差別的邊界情況，在新標準被采用的初期非常常見。這種問題會逐漸減少，因為在互操作性測試中所積累的知識會幫助標準機構引入新的符合性測試。

　　另一項不確定因素是當前正在使用的大量不同的舊式顯示器和顯示板的操作存在差異性。因此，與一種顯示器匹配良好的接口可能無法用于另一種顯示器，即使是相同的計算機在通過DisplayPort來傳輸數據。到目前為止，沒有任何當前已生效的確定性測試或設計要求能確保接口的互操作性達到100%。

　　讓我們來考慮幾個因實現的不同而出現互操作性問題的案例。

　　幾個案例

　　案例1：圖1顯示了DisplayPort 1.1a規(guī)范所推薦的一種鏈路訓練序列。鏈路訓練序列由兩個階段組成：時鐘恢復階段和符號鎖定階段。推薦的訓練序列要求在時鐘恢復階段成功之后再進入符號鎖定階段。

　　我們曾遇到過信號源不采納這種推薦的案例。在該案例中，在成功地完成時鐘恢復階段之后，信號源又發(fā)起另一個時鐘恢復階段。其結果可能是鏈路訓練失敗，因為接口可能會對信號源的工作序列做出不同的假設。為了克服這種互操作性問題：

　　1、規(guī)范可以更具體一些，闡明和/或規(guī)定一種特定方式的訓練序列，這可能需要在標準機構內部針對規(guī)范進行長達數月的協(xié)商才能達成一致。

　　2、可以增加一項符合性測試，其實現需要幾個月的時間。

　　3、一種實際而有效的方式是通過接口固件中的小改動來克服這種差異。最簡單的實用方式是增強接口的固件。

　　案例2：當協(xié)議轉換型DisplayPort接口另一端的顯示器連接或斷開連接時，DisplayPort規(guī)范要求，接口應當向信號源回送中斷。我們發(fā)現，有些DisplayPort源驅動希望接口解除認定HPD信號，而不是生成中斷，所以VGA接口用于這種源時，運轉將不正常。

　　這一問題的解決方案是，或者升級信號源驅動，或者更換接口中的固件，以適應信號源的這種行為。在2010年3月，NXP公司公布了針對市場上大量產品實現的一份調查。調查發(fā)現，被測的4種接口解決方案中的兩種不能正確地處理該接口，而根據DisplayPort規(guī)范，大多數DisplayPort信號源都不能針對顯示器的斷開/連接過程給出正確的響應。

　　為此，VESA增加了符合性測試，針對協(xié)議轉換型接口的這種特定的顯示器探測問題來檢查不符合性。調節(jié)接口中的固件就是一種實際的解決方案。

　　案例3：有些DPCD寄存器預留供今后使用，而新的DP源/驅動器可能會在某些時刻訪問這些寄存器。因此，固件可能需要升級。例如，下列寄存器預留用于不同的用途：

　　00090h- 000FFh, 00109h- 001FFh：預留

　　0x247, 00249h – 0025Fh, 00262h – 0026Fh：預留，用于測試自動化擴展

　　00280h - 002FF：預留

　　0x303 0x5FF：預留，用于源設備的特定用法

　　0x403 0x5FF：預留，用于接收端設備的特定用法

　　0x503 0x5FF：預留，用于分支設備的供應商特有用法

　　0x601 0x6ff ：預留的寄存器

　　0x700h 0x67fff：預留的寄存器

　　可編程性提供了便捷的解決方案

　　所有這些問題的一種解決方案是協(xié)議轉換型DisplayPort接口內部固件的靈活性。

　　今天，市場上現有的大多數DisplayPort轉VGA的接口解決方案都通過使用ROM或者通過將確定的固件轉換成硬件，實現了某種確定的固件。NXP PTN3392是一個值得關注的例外，它的內部有一塊集成的閃存，可以使用新的固件聯機進行重編程。它不需要任何附加硬件，編程是通過DisplayPort的AUX信道完成的(如圖2所示)。上面提到的3種案例分析都可以通過這種設備來加以解決/支持。這種方法解決了在這個領域中出現的互操作性問題，簡化了接口制造商的工作，并為最終客戶提供了無縫式的體驗。

　　圖2 通過AUX端口進行Flash編程