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利用DVI實(shí)現雙屏幕超寬圖像顯示
摘要：介紹一種利用DVI接口驅動(dòng)兩個(gè)顯示器的方法，不僅可以實(shí)現智能圖像儀表的超寬顯示，還可以實(shí)現兩路同步視頻的監控顯示，具有較高的工程應用價(jià)值。在飛機座艙顯示系統中，需要超寬式屏幕的大圖像顯示，這樣可以靈活地實(shí)現圖像的融合與分配，并且可以自由地實(shí)現分窗、鑲嵌的功能；可以將全部?jì)x表板融合到顯示屏幕上，同時(shí)自然地進(jìn)行人機交互，實(shí)現住處最大化。DVI圖像接口是Intel等公司聯(lián)合推出的數字式顯示器接口，如果能實(shí)現無(wú)縫地驅動(dòng)雙屏幕顯示器的話(huà)，就可以很自然地實(shí)現超寬屏幕顯示。一般的飛機座艙可以方便地實(shí)現大圖像"整體"概念，具有很好的應用價(jià)值。
目前市場(chǎng)上普遍缺少高分辨率的超寬式顯示器。對于液晶顯示器來(lái)說(shuō)，一般只有24英寸的16：10的寬屏幕顯示器，其顯示分辨率最高為1920×1200，對于多窗口分窗顯示就顯得力不從心；而對于長(cháng)度比16:9的寬屏幕等離子顯示器來(lái)說(shuō)，其尺寸一般都比較大（42英寸以上)，觀(guān)看距離要求較遠，一般為3倍顯示器高度，空間分辨率(注：空間分辨率指每英寸象素數量，象素解板力指通常的分辨率，比如640×480等)不是很高，不適合作為儀表的近距離顯示，因此不具有裝機潛力。并且以上兩種寬屏幕顯示的價(jià)格都不菲，不具備通用化設計特點(diǎn)和成本控制可支付的新軍用設計目標。
若能以雙屏幕改裝代替，其價(jià)格為原來(lái)的1/5，而且就雙連接實(shí)現來(lái)說(shuō)，可以達到2048×768的分辨率，可以實(shí)現8:3的超寬圖像。就大小而言，用兩個(gè)最流行的15英寸顯示器就可以實(shí)現24英寸的顯示器。而且還可以把兩個(gè)顯示器升級成兩個(gè)分辨率為1024×768的背投顯示器，實(shí)現無(wú)縫連接顯示。
在雙屏幕顯示時(shí)，由于兩種視頻在時(shí)間上相關(guān)，必須嚴格保持時(shí)間上的同步（精確到幀）。采用本文介紹的連接方案，可以在傳輸通道中實(shí)現完全同步，且不會(huì )因為傳輸造成損失。為未來(lái)的視頻重放設備升級成數字視頻做準備工作，因此決定做這方面的研究。
1 DVI接口
DVI標準是由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同組成的數字顯示工作組DDWG于1994年正式推出。它的基礎是Silicon Image公司的Panallink接口技術(shù)，是一種與顯示工藝無(wú)關(guān)的高速顯示數字接口，采用最小化傳輸差分信號TMDS作為基本電氣連接。
DVI標準一經(jīng)推出就立即得到了響應，各圖形芯片廠(chǎng)商紛紛推出了支持DVI標準的芯片組，ViewSonic、Samsung公司也相繼推出了采用DVI標準接口的CRT顯示器和LCD顯示器。在新近上市的一些LCD和DLP標準中對接口的物理方式、電氣指標、時(shí)鐘方式、編碼方式、傳輸方式、數據格式等都做了嚴格的定義和規范。
其主要特點(diǎn)包括：從產(chǎn)生到顯示的無(wú)損失數字連接；與顯示工藝無(wú)關(guān)；通過(guò)EDID和DDC2B熱插檢測的即插即用；兼容數字、模擬接口等。
2 DVI圖像傳輸協(xié)議
DVI接口傳送的數據信號包括了一些象素信息、同步信息以及控制信息。信息分3個(gè)通道輸出，同時(shí)還有一個(gè)通道用來(lái)傳送使發(fā)送和發(fā)送端同步的時(shí)鐘信號。每個(gè)通道中數據以差分信號方式傳輸，因此每一個(gè)通道需要2根傳輸線(xiàn)。具體連接方式如圖1所示。
數據信號和控制信號通過(guò)DE信號來(lái)控制。DE為高時(shí)，傳輸象素數據，為低時(shí)傳輸控制信號，要求DE為低至少128個(gè)時(shí)鐘周期，為高最大不超過(guò)8191個(gè)時(shí)鐘周期。在DE為高期間，控制信號將保持；而DE為低時(shí)，角素數據被忽略。
在TMDS每線(xiàn)對傳輸的串行信號格式為每個(gè)時(shí)鐘周期傳送10bit，其中有效數據荷載為8bit，剩下兩位分別為編碼模式位和直流均衡位。
DVI規范規定的數字圖像分辨率范圍如圖2。對于75Hz的CRT來(lái)說(shuō)，單連接最大為SXGA 1280×1024，雙連接最大為QXGA 2048×1536。所以單連接選擇1024×768比較合適。但是單連接對于60Hz的LCD顯示來(lái)說(shuō)，最大上限為UXGA1600×1200、時(shí)鐘最大上限為165MHz。色彩深度限制：因為DVI的圖像傳輸默認為24bit，要得到更豐富的色彩，必須使用另一通道來(lái)擴展。因此在雙通道應用色彩深度自然限制在24bit，控制數據為6bit。
3 圖像拼接
無(wú)論是對單連接或雙連接，象素的顯示次序都只考慮逐行顯示的計算機通用顯示器，按奇偶象素進(jìn)行間隔發(fā)送。奇偶按每行內的相鄰角素來(lái)分。對雙連接為link#0發(fā)送"奇象素"，link#1發(fā)送"偶象素"；對單連接主要是收發(fā)芯片上采用兩套象不比數據接口，即：ODD RGB、EVEN RGB。
要驅動(dòng)兩個(gè)顯示器，必須實(shí)現兩對HSYNC、VSYNC控制信號，對雙連接和單連接均有這個(gè)總是。雖然DVI標準中控制信號CTL1以后的信號現在都是保留的，乍一看，似乎可以符合應用，將一對控制信號CTLn和CTLn 1復用到HSYNC、VSYNC兩個(gè)控制信號上就可以了。但實(shí)際上，這樣必須拆解DVI標準的口收發(fā)芯片，而且其時(shí)鐘很高，很難用可編程器件來(lái)實(shí)現。
因此在復用HSYNC、VSYNC兩個(gè)控制信號的復用選擇級別上，如果選擇在TMDS傳輸線(xiàn)對上，雖然有硬件實(shí)現邏輯簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但卻既找不到現在的芯片，又無(wú)法實(shí)現熱拔識別功能。經(jīng)過(guò)比較選擇在信號接收后做兩路驅動(dòng)處理。如此頻率也不是很高，而且全部是數字信號，可以靈活地用EPLD實(shí)現，同時(shí)還可以實(shí)現熱插拔識別總是，繞過(guò)雙連接時(shí)單連接禁止功能（雙連接系統雖然可以在單、雙連接中靈活切換。但是如果其驅動(dòng)的是單連接監視器，另外一個(gè)連接被禁止）；實(shí)現雙連接驅動(dòng)時(shí)，單連接和雙連接之間自由切換。
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