DisplayPort（DP）接口标准、协议与传输速率计算

DisplayPort（DP）接口标准、协议与传输速率计算

本文为 DisplayPort 相关技术资料，涵盖标准概述、链路结构与传输机制、版本演进、DP 2.1 与 DP 1.4 特性比较、配套标准、接口引脚定义、传输速率计算以及 Xilinx MPSoC DP 接口等内容。

一、概述

1.1 DisplayPort 简介

DisplayPort（简称 DP）是由 PC 及芯片制造商联盟开发、视频电子标准协会（VESA）标准化的数字式视频接口标准。该接口免认证、免授权金，主要用于视频源与显示器等设备的连接，同时支持音频、USB 及其他形式的数据传输。

该接口的设计目标是取代传统的 VGA、DVI 和 FPD-Link（LVDS）接口；借助主动或被动转接器，可与 HDMI、DVI 等传统接口实现向下兼容。

图 1　DisplayPort 接口与连接示意

1.2 主要特点

• 高清晰度：支持 4K、5K、8K 等高分辨率视频输出，可提供清晰、细腻的图像质量；
• 高带宽：DP 1.4 提供最高 32.4 Gbps 的链路带宽，远高于传统 DVI 与 HDMI 接口，可支持更高的分辨率与刷新率；
• 多功能性：视频、音频与数据传输共用一个接口，便于设备连接；
• 版权保护：支持 HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高带宽数字内容保护）与 DPCP（DisplayPort Content Protection）版权保护技术，防止数字内容被非法复制。

1.3 与 HDMI 的关系及区别

VGA、HDMI、DP 本质上都是一种视频传输协议，遵从相应协议规范的物理接口分别称为 VGA 接口、HDMI 接口、DP 接口。

DisplayPort 推出之初，凭借免授权费、数据包化技术与良好的可扩展性，曾被认为有望取代 HDMI。但由于厂商供应链生态圈不重叠、高清资源尚未普及，以及 HDMI 1.4、2.0、2.1 等版本陆续更新追赶，加之 HDMI 接头部件产量大、单价低，两者实际上在电视与电脑显示器领域长期并存，未来都需要面对 USB-C 与无线传输方式的竞争。对一般影音需求而言，两种接口均可满足使用要求，应根据设备周边配置选择。

DP 接口与 HDMI 接口的主要区别在于带宽。以 4K 60 Hz 显示为例，按 8 bpc 色深、RGB 4:4:4、8b/10b 编码计算，所需带宽为：

B

=

3840

×

2160

×

8

×

3

×

60

0.8

×

1024

3

≈

13.90

 Gbps

\\begin{aligned} B &= \\frac{3840 \\times 2160 \\times 8 \\times 3 \\times 60}{0.8 \\times 1024^{3}} \\\\ &\\approx 13.90 \\ \\text{Gbps} \\end{aligned}

B​=0.8×102433840×2160×8×3×60​≈13.90 Gbps​

其中，

8

8

8 为每通道色深（bpc），

3

3

3 为 RGB 三通道，

0.8

0.8

0.8 为 8b/10b 编码效率。各接口带宽对比如下：

• HDMI 1.4：最高支持 10.2 Gbps，无法支持 4K 60 Hz；
• HDMI 2.0：最高支持 18 Gbps，可支持 4K 60 Hz，但不足以支持 4K 120 Hz；
• DP 1.2：带宽达 21.6 Gbps；
• DP 1.4：带宽达 32.4 Gbps，可支持 4K 144 Hz 与 8K 30 Hz，覆盖了常见的高分辨率、高刷新率应用场景。

除带宽外，两者的差异还包括：

• 色彩空间：DP 接口支持 DCI-P3 色域，HDMI 接口不支持，对设计类应用有一定影响；
• 接口组合：DP 接口可与 Thunderbolt（雷电）接口组合，实现更灵活的设备扩展；AMD 多屏拼接技术也必须使用 DP 接口实现，HDMI 接口不具备这些能力；
• 其他细节：音频传输采样率、采样位宽、色彩深度支持等方面存在差异，对一般影音使用的影响很小。

1.4 DisplayPort 的优点

1.5 通用技术规格

• DP 1.4 最高带宽 32.4 Gbps，借助 DSC 可支持 8K 60 Hz、4K 120 Hz HDR 输出；
• 支持 6、8、10、12、16 bit 色深；
• 缆线最大带宽保证长度为 3 m，1080p 有效传输带宽保证长度为 5 m；
• 内容保护：支持 128-bit AES 的 DisplayPort 内容保护（DPCP），DP 1.1 起支持 40-bit HDCP；
• 同时支持内部连接与外部连接，有利于计算机厂商降低整机成本；
• 多屏幕输出：DP 1.2 起支持 MST（Multi-Stream Transport），单个 DP 接口可连接多台显示器；使用该功能要求显示器支持 DP 1.2 菊花链（Daisy-chaining），或使用 MST Hub 将一路 DP 扩展为三路输出。

二、链路结构与传输机制

2.1 数据包化传输

DisplayPort 是第一个采用数据包化数据传输技术的显示连接接口，其传输机制与以太网、USB、PCI Express 等技术类似。该接口既可用于内部显示连接，也可用于外部显示连接。与早期标准必须在每个输出端的差分对上固定传输时钟信号不同，DisplayPort 协议基于称为微报文（Micro Packet）的小型数据包，将时钟信号嵌入数据流中。这一设计带来两个优点：

• 较少的引脚数即可实现更高的分辨率；
• 数据包机制使接口具有可扩展性，物理接口无需显著改动，即可在标准演进中增加新功能。

DisplayPort 可同时传输音频与视频，二者可独立传输。视频信号路径中每个颜色通道支持 6 至 16 bit 色深；音频路径最多支持 8 通道 24 bit 192 kHz 非压缩 PCM 音频，也可在音频流中封装压缩音频格式。一条双向、半双工的辅助通道（AUX Channel）承载设备管理与设备控制数据（VESA EDID、MCCS、DPMS 标准），接口还能够传送双向 USB 信号。

DisplayPort 信号本身不兼容 DVI 或 HDMI。双模式（Dual-Mode）DisplayPort 可通过外部无源转接器传输单链路 DVI 或 HDMI 1.2/1.4 协议，此时需完成信号选择并将电气信号由 LVDS 转换为 TMDS。采用无源转接器的双模式 DisplayPort 不支持 VGA 与双链路 DVI，这些输出需要使用有源转接器完成协议与信号的转换。VGA 转接器可由 DisplayPort 接口供电，双链路 DVI 转接器则可能需要外部电源。

2.2 主链路、辅助通道与热插拔检测

DisplayPort 协议分为链路层（Link Layer）与物理层（Physical Layer）。链路层包括三个部分：

• Main Link（主链路）：用于单向传输音视频流，具有高带宽、低延时的特点，由发送端 DPTX 与接收端 DPRX 组成，支持 1、2、4 条 lane（差分数据对）以及多种链路速率；
• 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，为差分、半双工信号；
• HPD（Hot Plug Detect，热插拔检测）：热插拔检测信号。

图 2　DisplayPort 协议分层结构

2.3 线路编码与有效带宽

DisplayPort 连接器的主链路可配置 1、2 或 4 路差分数据对（lane）。DP 1.x 每 lane 原始比特率可运行于 1.62、2.7、5.4 或 8.1 Gbit/s，分别对应 RBR（Reduced Bit Rate）、HBR、HBR2、HBR3 模式；DP 2.x 引入 UHBR（Ultra High Bit Rate）模式，每 lane 原始比特率为 10、13.5 或 20 Gbit/s（UHBR10、UHBR13.5、UHBR20）。

DP 1.x 采用 8b/10b 编码，即每 8 bit 消息被编入 10 bit 符号，编码效率为 80%；DP 2.x 采用 128b/132b 编码，编码效率为：

η

=

128

132

≈

96.97

%

\\eta = \\frac{128}{132} \\approx 96.97\\%

η=132128​≈96.97%

因此，解码后每 lane 的有效数据传输速率为原始速率的 80%（DP 1.x）或 96.97%（DP 2.x）。以 4 lane 配置计算，各模式链路带宽如下表所示：

其中 UHBR20 的最大有效载荷带宽 77.37 Gbps 为 VESA 公布的数值。与 DP 1.4a 相比，DP 2.0 的有效带宽提升约 3 倍：

77.37

25.92

≈

2.99

\\frac{77.37}{25.92} \\approx 2.99

25.9277.37​≈2.99

视频数据在传输前可先经 DSC（Display Stream Compression，显示流压缩）编码器压缩，典型压缩比约为 3:1；随后进行 8b/10b 或 128b/132b 线路编码并发送，接收端解码后还原。

图 3　DSC 编码压缩数据通路

图 4　8b/10b 与 128b/132b 线路编码

2.4 DPCD、EDID 与链路训练

• DPCD（DisplayPort Configuration Data）：DisplayPort 配置数据，描述接收端的能力。源端（source）与接收端（sink）之间通过读写 DPCD 寄存器进行通信与链路管理，并据此配置辅助通道；
• EDID（Extended Display Identification Data）：扩展显示标识数据，定义 DP 接收装置的性能。源端通过读取 EDID 获取供应商信息、最大图像尺寸、型号名称、屏幕尺寸与颜色设置等信息，用于配置主链路。

链路训练（Link Training）过程如下：

图 5　DisplayPort 链路训练流程

三、版本演进

3.1 DP 1.0（2006 年 5 月）

第一个 DisplayPort 版本，链路带宽 10.8 Gbps，最大有效传输速率为 8.64 Gbit/s（8b/10b 编码后），传输距离约 2 m。现已废弃。

3.2 DP 1.1 / 1.1a（2008 年 1 月）

允许使用其他传输介质（例如光纤），可增加传输距离，但未对这些传输介质进行标准化；同时引入 HDCP，加入 DisplayPort Content Protection（DPCP）。目前极少使用。

3.3 DP 1.2（2009 年 12 月）与 DP 1.2a

DP 1.2 最大的变更是将传输速率提升两倍至 21.6 Gbit/s（HBR2 模式），支持 4K（4096×2160）60 Hz，从而支持更高的分辨率、帧速率及色深。苹果设计的 Mini DisplayPort 亦兼容此标准。DP 1.2 还支持 3D 与多流传输（MST）：借助 DP 1.2 菊花链或 MST Hub，单个 DP 接口可连接多台显示器。

DP 1.2a 于 2013 年 1 月发布；2014 年 5 月 12 日，VESA 宣布为 DP 1.2a 增加"适应性同步"（Adaptive-Sync）技术，即由视频输出端动态控制屏幕刷新率，使屏幕完全配合视频输出端的指示更新画面。Adaptive-Sync 技术自 2009 年起已是 eDP（嵌入式 DisplayPort）规范的组成部分，加入 DP 1.2a 后成为外部显示器的可选功能。

3.4 DP 1.3（2014 年 9 月 15 日）

链路带宽最高 32.4 Gbps（HBR3），编码后有效带宽为 25.92 Gbps，可支持 4K（3840×2160）120 Hz、5K（5120×2880）60 Hz、8K（7680×4320）30 Hz。

3.5 DP 1.4（2016 年 3 月）

DP 1.4 基于 2014 年 9 月的 DP 1.3 规范，链路带宽保持不变（32.4 Gbps），主要新增内容如下：

• DSC（Display Stream Compression）：显示流压缩技术，以视觉无损压缩降低高分辨率视频传输所需带宽；
• FEC（Forward Error Correction）：前向纠错；
• HDR 元数据传输（HDR Meta Transport）；
• 音频通道提升至 32 声道，采样率达 1536 kHz。

一般情况下，DP 1.4 可提供 4K 120 Hz 8 bit 输出；搭配 DSC 技术，可提供 4K 144 Hz 10 bit 输出；无压缩条件下可支持 8K 30 Hz，搭配 DSC 可支持 8K 60 Hz。

3.6 DP 2.0（2019 年 6 月 26 日）

DP 2.0 由 VESA 于 2019 年 6 月 26 日宣布，主要改进包括：

（1）三倍数据带宽

DP 1.4a 的最大链路带宽为 32.4 Gbps（4 条 lane，每条 8.1 Gbps，8b/10b 编码），最大有效载荷为 25.92 Gbps。DP 2.0 将最大链路速率提升至每 lane 20 Gbps（UHBR20），并采用更高效的 128b/132b 信道编码，最大有效载荷达 77.37 Gbps，为 DP 1.4a 的约 3 倍。这使 DP 2.0 成为第一个以 60 Hz 刷新率支持 8K（7680×4320）4:4:4 全色度、30 bit/像素（支持 HDR-10）的标准。

DP 2.0 的原始带宽 80 Gbps 为 DP 1.4（32.4 Gbps）的约 2.5 倍、HDMI 2.1（48 Gbps）的约 1.67 倍。

（2）最大化 USB-C 连接器的收益

DP 2.0 的性能提升同时适用于原生 DP 连接器与 USB-C 的 DP Alt Mode。USB-C 允许单个连接器同时承载 USB 数据、视频数据与电源；DP 2.0 显著提高的数据速率，使用户在获得超高分辨率视频的同时，还能获得供电与 SuperSpeed USB 数据传输。

（3）接口形态

DP 2.0 的 DP Alt Mode 可与 USB4 规范无缝衔接，USB4 融合了 Thunderbolt 与 USB 协议。USB4 采用 USB-C 接口设计，因此 DP 2.0 的物理接口可有 DisplayPort 与 USB Type-C 两种形态，接口旁带有 DP 标识以区别于普通 Type-C 接口。DP 1.4 仍采用传统的 DisplayPort 接口。

图 6　DP 2.0 的 DisplayPort 与 USB Type-C 两种接口形态

（4）典型配置示例

随着带宽增加，DP 2.0 提供了高度灵活的配置，可实现更高的显示分辨率与刷新率。除上述 8K 60 Hz HDR 外，原生 DP 连接器或 USB-C DP Alt Mode 还支持以下高性能配置：

• 单显示器：16K（15360×8640）60 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（DSC）；10K（10240×4320）60 Hz 24 bpp 4:4:4（无压缩）；
• 双显示器：两个 8K（7680×4320）120 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（DSC）；两个 4K（3840×2160）144 Hz 24 bpp 4:4:4（无压缩）；
• 三显示器：三个 10K（10240×4320）60 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（DSC）；三个 4K（3840×2160）90 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（无压缩）；
• USB-C 仅使用 2 条 lane（同时传输 SuperSpeed USB 数据与视频）：三个 4K（3840×2160）144 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（DSC）；两个 4K×4K（4096×4096，用于 AR/VR 头戴设备）120 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（DSC）；三个 QHD（2560×1440）120 Hz 24 bpp 4:4:4（无压缩）；一个 8K（7680×4320）30 Hz 30 bpp 4:4:4 HDR（无压缩）。

（5）提高电源效率

DP 2.0 支持 VESA 的面板回放（Panel Replay）功能，用于优化高分辨率显示器（如一体式 PC、笔记本电脑）的功耗与散热。与 eDP 中的 Panel Self Refresh 功能类似，面板回放包含部分更新机制，系统视频处理器或 GPU 仅更新视频帧更新后发生变化的显示部分，从而降低系统功耗，并可在设备使用时加快充电速度。

VESA 董事会主席兼 DisplayPort 任务组主席 Alan Kobayashi 表示，DP 2.0 代表了 DisplayPort 历史上最重要的里程碑之一，为 UHD、4K、5K、USB-C 和 HDR 视频等显示技术的转折点铺平了道路，可将行业提升到新的水平，实现更高的帧率与 8K 以上的分辨率。

图 7　DP 2.0 与 DP 1.4、HDMI 的带宽对比

3.7 DP 2.1（2022 年 10 月 17 日）

VESA 于 2022 年 10 月 17 日宣布 DisplayPort 2.1 规范。该版本向后兼容并取代 DP 2.0，主要内容包括：

• 新增 DP40 与 DP80 电缆认证，用于验证 DisplayPort 电缆在 DP 2.0 引入的 UHBR10（40 Gbit/s）与 UHBR20（80 Gbit/s）速率下正常工作；
• 收紧与 USB Type-C 规范以及 USB4 PHY 规范的一致性，以促进 DisplayPort 与 USB4 共用 PHY 服务；
• 新增 DisplayPort 带宽管理功能，使 DisplayPort 隧道能够更有效地与 USB4 链路上的其他 I/O 数据流量共存；
• 将面板回放（Panel Replay）列为强制支持功能，并将 DSC（显示流压缩）列为必选项。

3.8 DP 2.1a（2024 年 1 月 8 日）

VESA 于 2024 年 1 月 8 日公布 DP 2.1a 规范，主要更新为：以新的 DP54 电缆规格（UHBR13.5，54 Gbps）替换原有 DP40 规格（UHBR10），使无源电缆在 UHBR13.5 速率下的可用长度由 1 m 增加至 2 m；支持 UHBR13.5 的显示器可驱动 8K2K 240 Hz 或 8K4K 120 Hz。已出货的 DP40 电缆经 VESA 测试确认符合 DP54 规格；UHBR20 设备仍需搭配 DP80 电缆使用。此外，VESA 还首次发布了面向车载显示的汽车扩展服务协议规范。

2025 年春季，VESA 进一步公布 DP 2.1b 版本，旨在增强线缆连接的稳健性与传输距离。

3.9 各版本规格对照

图 8　各版本 DisplayPort 主要规格表

标准视频的刷新频率限制对照表（颜色深度为 8 bpc，即 24 bit/像素，约 1670 万种颜色）：

图 9　标准视频的刷新频率限制对照表（8 bpc）

HDR 视频的刷新频率限制对照表（颜色深度为 10 bpc，即 30 bit/像素，约 10.7 亿种颜色）：

10 bpc 为 HDR10 等常见 HDR 标准的要求，比标准 8 bpc 视频多 25% 带宽。HDR 扩展定义于 DP 1.4；部分显示器虽支持 HDR 扩展，但若不需要 HBR3 的额外带宽，可能仅实现 HBR2 传输模式（例如 4K 60 Hz HDR 显示器）。由于没有定义何为"DP 1.4"设备，一些制造商可能将这些设备标记为"DP 1.2"，尽管它们支持 DP 1.4 HDR 扩展。因此，DisplayPort 版本号不应作为 HDR 支持的判断依据。

图 10　HDR 视频的刷新频率限制对照表（10 bpc）

各版本 DisplayPort 支持模式对照表：

图 11　各版本 DisplayPort 支持模式对照表

常见分辨率的刷新频率限制对照表：

下表数值的计算依据为：

• RBR 与 HBR 模式的最大限制按标准数据速率计算；
• UHBR 模式基于 DisplayPort 标准提供的数据效率计算；
• 所有计算均假设采用 CVT-RB v2 时序的未压缩 RGB 视频；若使用压缩（DSC）或 Y′CbCr 4:2:2、4:2:0 色度子采样，最大限制可能不同；
• 带宽受限时，显示器制造商也可能采用非标准消隐间隔以实现更高刷新率。因此，表中刷新频率并非各接口的绝对上限，而是基于现代标准化定时公式的估计值；具体上限取决于显示器的最小消隐间隔与数据包开销，因型号而异。

图 12　常见分辨率的刷新频率限制对照表

四、DP 2.1 与 DP 1.4 主要特性比较

DP 2.1 与 DP 1.4 的主要区别如下表所示：

逐项说明如下：

• 带宽：DP 2.1 的有效带宽约为 DP 1.4 的 3 倍（$77.37/25.92\approx 2.99$
• 编码：DP 1.4 采用 8b/10b 编码（效率 80%），DP 2.1 采用 128b/132b 编码（效率 96.97%），编码效率更高，能以更少的开销实现更高的数据传输速率；
• 多个中继器的并发链路训练（Concurrent LTTPR）：DP 1.4 一次训练一个中继器（LTTPR）；DP 2.1 支持同时训练多个中继器，显著减少训练多个中继器所需的时间，对长距离电缆传输场景非常有益；
• 前向纠错（FEC）：DP 1.4 中 FEC 为可选项，DP 2.1 中为强制项；FEC 通过纠正传输过程中可能发生的错误，保证数据传输的完整性；
• 面板回放（Panel Replay）：DP 2.1 支持面板回放，显示器可存储并回放静态图像，仅更新画面变化的部分，从而降低功耗；
• 单流传输（SST）与多流传输（MST）：MST 允许单个 DisplayPort 设备（如 GPU）驱动多台显示器；DP 2.1 以 MST 为默认传输模式，SST 通过回退到 DP 1.4 链路速率作为可选项；
• ALPM（Advanced Link Power Management，高级链路电源管理）：DP 2.1 支持 ALPM，允许 DisplayPort 链路在不活动期间断电，进一步降低功耗。

图 13　DP 2.1 与 DP 1.4 特性对比

图 14　DP 2.1 的高带宽支持更高分辨率与刷新率

在分辨率、刷新率与显示技术方面：

• DP 1.4：最高支持 32.4 Gbps 带宽，可支持 8K（7680×4320）分辨率视频信号与 HDR 内容，8K 60 Hz 输出需借助 DSC；
• DP 2.1：最高带宽达 80 Gbps，约为 DP 1.4 的 2.5 倍（有效带宽约 3 倍），支持 16K 视频内容以及 8K 60 Hz、4K 120 Hz 等更高分辨率与刷新率的组合，并进一步提升了对 HDR 与广色域的支持，使显示器能够呈现更丰富的颜色与对比度；
• 数据传输与功能：DP 1.4 支持 MST 与 DSC，允许更高效的数据传输与更高的分辨率；DP 2.1 保持了 DP 1.4 的功能特性，并增加了对全新显示技术与更高带宽的支持。

向后兼容：DP 2.1 与 DP 1.4 均向后兼容所有先前版本的 DisplayPort。

五、配套标准

5.1 Mini DisplayPort

Mini DisplayPort 是 DisplayPort 的微型版本，由苹果公司随其产品推出，2008 年 10 月 14 日自行发表，2011 年被 Thunderbolt 协议采用为接口。目前应用于 MacBook（取代先前的 Mini-DVI）、MacBook Air（取代先前的 Micro-DVI）、MacBook Pro（取代先前的 DVI）以及 27 英寸 LED Cinema Display。

5.2 PDMI

PDMI（全称 Portable Digital Media Interface，便携式数字媒体接口）是一种便携式媒体播放器的互连标准。2010 年 2 月由美国消费电子协会（CEA）制定，名称为便携式媒体播放器通用互联标准（Common Interconnection for Portable Media Players），标准号 ANSI/CEA-2017-A。在微软 David McLauchlan 的主导下，全球超过五十家消费电子公司参与支持该标准的开发。它被设计用于替代仅苹果公司使用的 iPod 接口。

5.3 SlimPort

SlimPort 是硅谷数模（Analogix）基于 DisplayPort 技术开发的技术，支持移动设备与外部显示设备之间建立简单连接。功能特点如下：

• 使用 USB/MicroUSB 接口：不需要设备必须配置 MHL 接口，仅通过现有的 USB 接口即可实现即插即用，拓展了可选显示设备的范围；
• 实现移动设备高清化/3D 化：可将手机、平板电脑等设备的内容传输至全高清显示设备，最高支持带 7.1 声道音频的 1080p 3D 视频；
• 同时连接多种显示设备：SlimPort 仅通过 USB 接口即可实现信号的转换与传输，因此一个移动设备可同时连接多台显示器，并在每台显示器上运行不同的应用程序；
• 延长移动设备的电池寿命：连接过程中 SlimPort 不消耗电池电力，有助于保持电池寿命、延长移动设备的使用时间；
• 兼容性：完全兼容 HDMI 1.4a 标准及旧版 HDMI 标准；
• 内容保护：完全兼容好莱坞标准内容保护（HDCP），防止版权内容被未经授权截取；
• 无版税费用。

发送器实例：Analogix ANX7808（用于 Nexus 5）。

图 15　SlimPort 发送器 Analogix ANX7808（Nexus 5）

六、接口引脚定义

6.1 DisplayPort

DisplayPort 接头的类别与总体规格如下：

引脚线序与接口图示如下：

图 17　DisplayPort 引脚线序

图 18　DisplayPort 接口图示

源端连接器引脚定义如下：

注：引脚 13 与 14 可能直接接地，或经由折叠式设备接地。上表为源端连接器引脚定义；母端（接收端）连接器的引脚定义可能不同，例如通道 3 位于引脚 1 与 3，而通道 0 位于引脚 10 与 12。

6.2 Mini DisplayPort

引脚线序与接口图示如下：

图 19　Mini DisplayPort 引脚线序

图 20　Mini DisplayPort 接口图示

源端连接器引脚定义如下：

注：上表为源端连接器引脚定义；接收端连接器的 0–3 通道顺序颠倒，即通道 3 位于引脚 3 与 5，通道 0 位于引脚 10 与 12。

七、传输速率计算

7.1 计算方法

显示接口的传输速率由分辨率、刷新率、色深、消隐开销与线路编码共同决定，基本关系为：

B

=

H

×

V

×

f

×

bpc

×

3

×

(

1

+

α

)

η

B = \\frac{H \\times V \\times f \\times \\text{bpc} \\times 3 \\times (1 + \\alpha)}{\\eta}

B=ηH×V×f×bpc×3×(1+α)​

其中，

H

H

H、

V

V

V 为分辨率的水平与垂直像素数，

f

f

f 为刷新率，

bpc

\\text{bpc}

bpc 为每通道色深，

3

3

3 为 RGB 三通道，

α

\\alpha

α 为消隐像素开销比例，

η

\\eta

η 为线路编码效率。

以 HDMI 为例：HDMI 采用 TMDS（Transition-Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号），包含 3 个 TMDS 数据通道与 1 个时钟通道。3 个数据通道传输数据时时钟同步，每个时钟周期内一个 TMDS 通道传输 10 bit，其中 8 bit 为视频数据，2 bit 为控制信号。一帧图像由若干像素点组成，每个像素点由 3 个 8 bit（24 bit）或 3 个 16 bit（共 48 bit）决定；每帧的像素点数由分辨率决定。据此可计算 HDMI 接口的传输速率。

7.2 HDMI TMDS 速率计算实例

例 1　计算 HDMI 口在 60 Hz 刷新率下的最小传输速率。

解：HDMI 支持的最小分辨率为 1440×480，每帧图像像素数为：

N

=

1440

×

480

=

691200

N = 1440 \\times 480 = 691200

N=1440×480=691200

HDMI 图像需预留 20% 的空白（消隐）像素，故一帧实际像素数为：

N

′

=

691200

×

1.2

=

829440

N' = 691200 \\times 1.2 = 829440

N′=691200×1.2=829440

每个像素以 3 通道、每通道

(

8

+

2

)

(8 + 2)

(8+2) bit 表示（每 8 bit 数据附加 2 bit 控制位），60 Hz 刷新率下每秒传输的总位数为：

B

总

=

829440

×

3

×

(

8

+

2

)

×

60

=

24883200

×

60

=

1.493

×

10

9

 bit/s

=

1.493

 Gbps

\\begin{aligned} B_{\\text{总}} &= 829440 \\times 3 \\times (8 + 2) \\times 60 \\\\ &= 24883200 \\times 60 \\\\ &= 1.493 \\times 10^{9} \\ \\text{bit/s} \\\\ &= 1.493 \\ \\text{Gbps} \\end{aligned}

B总​​=829440×3×(8+2)×60=24883200×60=1.493×109 bit/s=1.493 Gbps​

这是 3 个通道的总速率，故每通道速率为：

B

通道

=

1.493

3

≈

0.4977

 Gbps

B_{\\text{通道}} = \\frac{1.493}{3} \\approx 0.4977 \\ \\text{Gbps}

B通道​=31.493​≈0.4977 Gbps

结论：HDMI 口在 60 Hz 刷新率下，每路 TMDS 的最小速率为 0.4977 Gbps，总最小传输速率为 1.493 Gbps。

例 2　计算 HDMI 口在 60 Hz 刷新率下的最大传输速率。

解：HDMI 支持的最大分辨率为 1920×1080，每帧图像像素数为：

N

=

1920

×

1080

=

2073600

N = 1920 \\times 1080 = 2073600

N=1920×1080=2073600

预留 20% 空白像素后：

N

′

=

2073600

×

1.2

=

2488320

N' = 2073600 \\times 1.2 = 2488320

N′=2073600×1.2=2488320

每个像素以 3 通道、每通道

(

16

+

4

)

(16 + 4)

(16+4) bit 表示（每 16 bit 数据附加 4 bit 控制位），60 Hz 刷新率下：

B

总

=

2488320

×

3

×

(

16

+

4

)

×

60

=

149299200

×

60

=

8.958

×

10

9

 bit/s

=

8.958

 Gbps

\\begin{aligned} B_{\\text{总}} &= 2488320 \\times 3 \\times (16 + 4) \\times 60 \\\\ &= 149299200 \\times 60 \\\\ &= 8.958 \\times 10^{9} \\ \\text{bit/s} \\\\ &= 8.958 \\ \\text{Gbps} \\end{aligned}

B总​​=2488320×3×(16+4)×60=149299200×60=8.958×109 bit/s=8.958 Gbps​

每通道速率为：

B

通道

=

8.958

3

≈

2.986

 Gbps

B_{\\text{通道}} = \\frac{8.958}{3} \\approx 2.986 \\ \\text{Gbps}

B通道​=38.958​≈2.986 Gbps

7.3 1080p 60 Hz 通道速率与 TMDS 时钟

以 1080p 60 Hz 为例，HDMI 的三组差分线 R、G、B 每组速率为：

B

通道

=

1920

×

1080

×

10

×

60

=

1.24416

×

10

9

 bit/s

≈

1.25

 Gbps

\\begin{aligned} B_{\\text{通道}} &= 1920 \\times 1080 \\times 10 \\times 60 \\\\ &= 1.24416 \\times 10^{9} \\ \\text{bit/s} \\\\ &\\approx 1.25 \\ \\text{Gbps} \\end{aligned}

B通道​​=1920×1080×10×60=1.24416×109 bit/s≈1.25 Gbps​

该计算未计入消隐像素；计入消隐后即为标准的 1.485 Gbps TMDS 通道速率（对应 148.5 MHz 像素时钟）。

2160p 30 Hz（3840×2160）所需的传输速率大于 1080p 60 Hz。

TMDS 时钟由总扫描时序决定。以 480p 60 Hz 为例（Htotal = 800，Vtotal = 525）：

f

TMDS

=

800

×

525

×

60

=

25.2

 MHz

\\begin{aligned} f_{\\text{TMDS}} &= 800 \\times 525 \\times 60 \\\\ &= 25.2 \\ \\text{MHz} \\end{aligned}

fTMDS​​=800×525×60=25.2 MHz​

八、Xilinx MPSoC PS 端 DP 接口

8.1 主要特性

Xilinx MPSoC 的 PS 端集成 DisplayPort 控制器，主要特性如下：

• DP 控制器支持 2 条 5.4 Gbps lane（HBR2），最大分辨率支持 4K@30 Hz；
• DPDMA（DisplayPort DMA）负责数据搬运，支持 6 个通道；
• 支持两路视频混合；
• 音频数据支持两路音频输出混合；
• 支持视频与音频数据从 PL 端发送。

图 21　Xilinx MPSoC PS 端 DP 控制器结构

8.2 数据通路

图 22　DP 控制器视频/音频数据通路

如图 22 所示：

• 若 video/graphics 数据由 DPDMA 从存储器中取出，则输入流为非实时输入；
• 若为实时输入，video/graphics 可由 PL 端提供；
• 视频时序可由 PS 或 PL 提供；
• 绿色通路为音频数据，支持两路音频输出混合。

参考来源：

• DP2.1 与 DP1.4 主要特性的详细比较-CSDN 博客 https://qixin.blog.csdn.net/article/details/136409322
• DisplayPort（DP/MiniDP）接口标准_minidp 支持多少刷新率-CSDN 博客 https://javonpeng.blog.csdn.net/article/details/136481339
• 【原】HDMI 输出接口传输速率计算 – 菜鸟升级 – 博客园 https://www.cnblogs.com/eleclsc/p/10764622.html
• HDMI 接口简介—分辨率 时钟频率 lane 速率计算_hdmi 时钟频率计算-CSDN 博客 https://blog.csdn.net/weixin_42229404/article/details/80461700
• 【HDMI】HDMI 信号带宽计算及速率表_hdmi 带宽计算-CSDN 博客 https://blog.csdn.net/jiangwu10086/article/details/135758959
• HDMI 接口简介—分辨率 时钟频率 lane 速率计算_最大分辨率和时钟频率-CSDN 博客 https://blog.csdn.net/lxm920714/article/details/103786995
• MPSOC DP 协议介绍-CSDN 博客 https://blog.csdn.net/lb5482464/article/details/126850945
• HDMI 速率计算 – 鳄鱼泪 – 博客园 https://www.cnblogs.com/jacklong-yin/p/8822570.html
• 显示带宽计算器 – 分辨率、刷新率与链路速率 https://embeddedcalc.com/zh/tools/display-bandwidth-calculator/
• 维基百科 DisplayPort（英文版）
• 维基百科 DisplayPort（中文版）