大家好，我是王工。

作为嵌入式工程师，我们每天都在和各种接口、协议打交道。这个领域涉及的知识点和细节实在太多，以至于大多数时候我们只能依赖参考设计快速实现功能，赶着样机交付。如果没有遇到问题，自然皆大欢喜，甚至会让人产生"这个接口很简单"的错觉。

图源 | 时光之光

就像最近一个同事说的："HDMI接口点屏很简单啊！"但当被问到细节时——比如最基本的HDMI握手过程——他却答不上来。这种情况很常见：因为没遇到过问题，所以也就没有深究过底层原理。

今天，我们就来探讨一下HDMI接口的一些基础知识及握手过程。它能更好的帮助我们在调试时更快定位问题，也能让我们对这个看似"简单"的接口有更全面的认识。毕竟，在嵌入式开发中，越是觉得"简单"的地方，往往隐藏着最多的坑。

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HDMI基础

基础知识中，我这里只强调几个要点，有助于我们对于产品的设计。

通过百度百科，可以简单的了解到HDMI接口的定义：

图源 | 百度百科

通过这个定义，我们只需要记住以下几个特点：

• HDMI 是数字信号

• HDMI可以传送未压缩的视频信号

• HDMI可以传送未压缩的音频信号

• 支持热拔插功能

HDMI接口目前主要有4个版本：1.4、2.0、2.1和最新的2.2。版本越高，带宽越高，就可以支持更高的分辨率和刷新率‌，同时HDMI接口具有向下兼容的特性。

HDMI的接口类型包括图源 | 知乎

• Type A（标准）：19针，最常见（电视、电脑等）。

• Type B（Dual-link）：29针，不常见，数据传输能力强（专业显示器、摄像机等）。

• Type C（Mini）：便携设备（如相机、平板）。

• Type D（Micro）：超小型设备（部分手机）。

• Type E（车载）：带锁定机制，抗震动。

可根据具体的应用场景来选型合适的接口。

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HDMI接口引脚定义

咱们常用的HDMI接口一般有19个引脚，Type B HDMI比较特殊，有29个引脚（实际应用中王工也没有见过）。

以下是HDMI A接口咱们常用的原理图，19个针脚的具体定义就不一一列举了：图源 |日常原理图

HDMI接口的引脚定义，咱们把它主要分为以下四类‌：

‌①数据信号引脚‌

1-9引脚用于数据传输，分为0、1、2三组，负责传输视频信号‌。

每一组包含一对正、负差分信号和地，如：

TMDS DATA0 /TMDS DATA0-/GND

‌②时钟信号引脚‌

10-12三个引脚用于传输TMDS时钟信号，用于同步视频和音频数据‌。

只有一组包含一对正、负差分信号和地，如：

TMDS DATA CLOCK /TMDS DATA CLOCK-/GND

‌③控制信号引脚‌

• ‌CEC引脚‌：13引脚用于控制功能，如通过电视遥控器控制DVD播放。

‌I2C引脚‌：15-16引脚用于DDC通信，主要用于EDID和HDCP的传输‌。

• ‌Hotplug引脚‌：19引脚用于监测HDMI设备是否存在，实现热插拔功能‌。

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1. ④电源和接地引脚‌

‌5V电源引脚‌：18引脚提供5V电源‌。‌接地引脚‌：17引脚用于接地‌。
关于这个原理图，大家可以看到HDMI接口的5V供电回路中串联了一个二极管，这一点咱们着重强调一下：这个二极管主要目的是为了防止电流倒灌。在HDMI连接中，我们一般只允许电流从 source 端流向 sink 端，而不能反向流动。如果连接到HDMI的设备（ sink 端）尝试供电给发送设备（ source 端），串联的二极管可以防止逆向流动的电流损坏发送设备的电路。

此外，这种设计还有一个目的，用于保持HDMI接口电源电压的稳定。如果 sink 端设备尝试提供一个不同的电压，串联的二极管可以防止这个非标准电压影响到 source 端的敏感电路。

这样，无论是电源供应问题还是连接错误，都可以通过二极管来保护设备不受损害。另外尽量选用漏电流较小的肖特基二极管。

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HDMI握手过程

HDMI握手是指Source端（信号源）和Sink端（显示设备）建立连接的过程，其目的是确保主机输出的画面能够正常显示在屏幕上。

通过工作中的实际经验和一些比较好的参考资料，王工把HDMI的握手过程分为一下几点：

①HPD热拔插检测

当HDMI线缆物理连接时，Sink端的HPD引脚（Pin19）会拉高电压（通常至 5V），通知Source端设备已连接。

这是HDMI正常通信的第一个步骤，当物理线缆建立物理连接后，如果你有两个屏，一直点亮的那个屏可以看到检测过程中有一个明显缩放的画面。

②EDID读取很多人第一次接触HDMI可能不知道EDID是什么，它是显示器一种标准，通过DDC传输，可以提供显示器的详细信息，包括：制造商，尺寸，分辨率支持、色彩格式，基本参数......可能你还是不太清楚，你只需要知道，它的作用是为了能让主机更好的识别显示器属性，以显示出跟显示器适配的画面。这个读取过程主要是通过15-16的I2C引脚，一般在HDMI接口处我们也会预留一个EEPROM，方便信息的存储。
③TMDS链路训练首先要知道TMDS链路训练的目的，主要是协商物理层参数，确保信号传输稳定性。这个过程比较复杂，包括时钟信号的同步，校准，均衡调整，通道对齐，这里就不细说了，感兴趣的同学可以看看如下两篇文章：https://blog.csdn.net/qq_40483920/article/details/108164292https://m.elecfans.com/article/1976734.html

④视频/音频传输

完成上述步骤后，Source端按EDID协商的参数，通过TMDS通道发送视频数据和音频数据。

了解了HDMI的握手过程，有助于我们解决平时在产品开发中遇到的一些黑屏，无信号，分辨率显示异常或者无音频等问题。

本文介绍了HDMI接口的基础知识，但实际应用中的注意事项远不止于此。例如，Layout设计、EMC设计、连接线选型等，都会直接影响项目的顺利推进。稍有不慎，就可能导致信号完整性下降、兼容性问题甚至项目延期。

如果大家对HDMI相关的深入内容（如高速信号设计、EMC对策或线缆选型技巧）感兴趣，欢迎在评论区留言或提问。后续我们可以根据大家的反馈，展开更详细的专题讨论！