CN1838756A - 为数字图象接口和高清晰度多媒体接口应用提供固定速率传送的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于传送在变动频率下以固定数据速率接收的数据的系统和方法。频率相关数据和关联的数据时钟信号被接收并且频率相关数据被转换成频率独立数据。数据时钟周期数与基准时钟周期数的比被确定和传送。以固定速率将频率独立数据和头部数据传送给接收器，固定速率的频率大于相关数据时钟信号的频率。所接收的频率独立数据基于接收到的确定比被转换成频率相关数据。通信通道包括光纤和张力件，其中控制数据沿张力件传送而图形数据沿光纤传送。

Description

为数字图象接口和高清晰度多媒体接口应用提供固定速率传送的系统和 方法

技术领域

本发明涉及一种在数量缩减的数字图象和/或高清晰度多媒体接口通道上传输视频数据的方法和系统。

背景技术

数字图象接口和高清晰度多媒体接口是一些高速串行互连标准以将来自于源的图形数据传送到某些类型的显示器。这些标准以非常低的差分电平工作在大范围的数据速率下。由于高的数据速率(250Mb/s-1.65Gb/s)、低的电压变动(800mV)、缆线和接头造成的信号反射以及发送器和接收器的制造商之间的兼容性问题结合在一起，结果接口连接被限制在相对较短的距离。

相对较短距离的限制的一个解决方案是在光纤上传送数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口数据以增加数据源和显示器之间的距离。这种解决方案是通过用激光器将每个电气比特转换成光学通/断状态而实现的。光纤另一端的接收器使用光学检测器和电子器件以将光学状态转换成电气状态。

然而，这种方法要求各电气通道1:1地映射到光纤通道中。在使用数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口的当前图形和视频场合中，将三个通道用于图形数据，一个通道用于时钟，一个通道用于上行控制数据，一个通道用于下行控制数据。

图1示出该传统系统的一个例子。在图1中，数字视频源20通过光缆10光学地连接于显示设备30。该系统需要多个激光器、检测器和光纤以建立源20和显示器30之间的链路。

如图2所示，图1的系统要求大量光纤并增加了系统的成本。在图2中，光缆100包括用于图形数据的三条光纤(A、B、C)、用于时钟的一条光纤(D)、用于上行控制数据的一条光纤(E)和用于下行控制数据的一条光纤(F)。要注意尽管可使用更少数量的光纤，但在这种配置中，控制数据和返回数据系统中被省去，由此与数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口的规格不一致。

如上所述，可使用光纤快速和可靠地传送大容量信息。该光纤包括石英光纤，诸如石英单模光纤、塑料光纤和其它光纤。特别地，塑料光纤具有比石英单模光纤更大的直径并在柔性上表现出色。有鉴于此，采用具有光学传输线的塑料光纤的光缆在最终处理上以及安装时和布线中所需的光纤连接处理上具有极好的可使用性。光缆从主干缆线、分路缆线或LAN系统的线路缆线引入后在建筑物中作为短距离主干是有效的。

光缆经常被配置成有外包皮以覆盖光纤和用于防止光纤的张力而伸长的抗张强度加固件(张力件(tension members))。一般，光纤表面涂覆有原始树脂覆层以阻止干扰光进入并避免由于机械外部力的损坏或为了其它原因。在光缆用于通信的情况下，通常包含有输入和输出的两个或多个光纤。

如上所述，某些光缆在光纤组件的包封内中使用附加的张力件，以提供比用于组件中的光纤更大的抗张强度。这有助于减少光缆应力，这种应力过一段时间会额外地增加光纤中的损耗。在塑料光纤中，将额外张力件添加到光纤组件是经常使用的，但也能用于从额外抗张强度中获得好处的任何光纤类型。

关于常规的数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统的另一个例子，数据传送系统将数据从A点向B点前送或回送。数据传送系统在一个方向上传送的数据数量与另一个方向上传送的数据量不同。更具体地说，在传统系统中，点A能以2Gb/s的速度将数据传给B，但点B仅能将1Mb/s的数据传给点A。典型地，这种类型的系统需要两个光纤通道，一个用于高速的下行数据而另一个用于低速的上行数据；或者需要可产生具有两个不同波长的双向数据流的单模系统，这增加了额外的电路。

此外，图形场合对不同的显示分辨率而工作在不同的时钟速率。然而，在很多数据传送架构中，以固定数据速率传送数据是有利的。实现这种优点所涉及的问题是提供由转换器接收的可变速率数据向固定的实际传送数据速率的适当转换，并随后将固定速率数据无损失地再次转换成可变速率数据。

最后，数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统将图形数据和控制数据从源送至显示器，以及将控制数据从显示器送至源。传统地，图形数据以高数据速率传送，同时控制信息以低数据速率传送。由于控制数据沿两个方向流动，传统系统利用双向链路。然而，采用双向链路给通信光缆增加额外通道，由此增加了成本。

因此，希望提供一种数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统，它提供源和显示组件之间固定的数据传送速率，具有没有数据损失的从可变数据速率向固定数据速率以及从固定数据速率向可变数据速率转换的适当转换。

另外，希望提供一种数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统，它利用提供控制数据的双向通信的通信缆线而不增加缆线的成本。

还有，希望提供一种数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统，它利用控制数据的双向通信而不增加系统的成本。

此外，还希望提供一种数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统，它采用能减少通信缆线中需要通道数量的协议。

发明内容

本发明的第一方面是用于传送可变频率相关数据的方法。该方法接收频率相关数据和相关联的数据时钟信号；将频率相关数据转换成频率独立数据；确定数据时钟周期数对基准时钟周期数的比；传送确定的比；以固定速率将频率相关数据和头部数据传送给接收器，固定速率是大于关联的数据时钟信号频率的频率；接收频率独立数据和所确定的比；并基于接收到的确定比将频率独立数据转换成频率相关数据。

本发明的第二方面是用于传送可变频率依赖数据的方法。该方法接收具有与之关联的预设分辨率格式的频率相关数据；确定来自所接收的频率相关数据的时序信息；将所接收的频率相关数据转换成频率独立数据；用所确定的时序信息对频率独立数据编码；以固定速率将时序信息编码的频率独立数据传送给接收器；接收时序信息编码的频率独立数据；从时序信息编码的频率独立数据中提取时序信息；并基于所提取的时序信息重新生成具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据。

本发明的第三方面是将由图形数据源产生的图形数据传送给显示装置的部件。该部件包括从图形数据源接收具有分辨率格式和与之关联的时钟数据频率的频率相关数据的电路，并从那里产生时序信息编码的频率独立数据；以及以固定速率将时序信息编码的频率独立数据传送到显示设备的发送器。

本发明的第四方面是用于将由图形数据源产生的图形数据传送给显示设备的系统。该系统包括：通信通道；从图形数据源接收具有分辨率格式和与之关联的数据时钟频率的频率相关数据的第一电路并从中产生时序信息编码的频率独立数据；以及操作上连接于通信通道从而以固定速率传送时序信息编码的频率独立数据的第一发送器；操作上连接于通信通道以接收时序信息编码的频率独立数据的第二电路；操作上连接于第二电路以从时序信息编码的频率独立数据中提取时序信息并基于所提取的时序信息重新生成具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据的第三电路；以及操作上连接于第三电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据传送给显示设备的第二发送器。

本发明的另一方面是一种传送可变频率相关数据的方法。该方法接收频率独立数据和关联的数据时钟信号；将频率相关数据转换成频率独立数据；确定数据时钟周期数与基准时钟周期数的比；发送该确定的比；以固定速率发送频率独立数据和头部数据到接收器；固定速率的频率小于关联的数据时钟信号的频率；接收频率独立数据和确定比；并基于所接收的确定比将频率独立数据转换成频率相关数据。

本发明的另一方面是将由图形数据源产生的图形数据传送给显示设备的系统。该系统包括：具有光纤的通信通道，包裹住光纤以保护光纤的包皮；以及位于包皮内的张力件以为光纤提供抗张强度；接收来自图形数据源的频率相关数据的第一电路，该频率相关数据具有预设分辨率格式和与之相关的数据时钟频率，并从中产生时序信息和频率独立数据；以及操作上连接于通信通道从而以固定频率沿张力件传送时序信息并以固定速率沿所述光纤传送频率独立数据的第一发送器；操作上连接于通信通道以接收时序信息和频率独立数据的第二电路；操作上连接于第二电路以基于所接收的时序信息抽取具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据的第三电路；以及操作上连接于第三电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据传送给显示设备的第二发送器。

本发明的另一方面是一种点对点通信缆线。该点对点通信缆线包括具有第一和第二通信部件的第一接口以提供通信通道；具有第三和第四通信部件以提供通信通道的第二接口；操作上连接于第一接口的第一通信部件和第二接口的第三通信部件以提供第一接口和第二接口间的通信通道的光纤；包裹住光纤以保护所述光纤的包皮以及位于包皮内以为光纤提供抗张强度的张力件。操作上连接于第一接口的第二通信部件和第二接口的第四通信部件的张力件提供第一接口和第二接口之间的电气路径。

本发明另一方面是用于提供两设备之间数据传递的通信系统。该通信系统包括点对点通信缆线，该点对点通信缆线具有：包括第一和第二通信部件的第一接口以提供通信通道；具有第三和第四通信部件以提供通信通道的第二接口；操作上连接于第一接口的第一通信部件和第二接口的第三通信部件以提供第一接口和第二接口之间的通信通道的光纤；包裹住光纤保护所述光纤的包皮和位于包皮内以为光纤提供抗张强度的第一张力件。操作上连接于第一接口的第二通信部件和第二接口的第四通信部件的第一张力件提供第一接口和第二接口之间的电气路径。该通信系统还包括：操作上连接于第二通信部件以将电流提供给第一张力件的电流源；操作上连接于第四通信部件以响应由连接于第二接口的设备产生的数据而调制流过第一张力件的电流的开关；以及操作上连接于第二通信部件以监视所调制的电流并响应于此而产生数据信号的电流监视器。

本发明另一方面是将图形数据从源传送到接收器的方法。该方法将频率相关数据转换成频率独立数据；以固定速率传送来自源的时钟数据，该时钟数据对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率；以固定速率传送来自源的频率独立数据；于接收器接收频率独立数据和时钟数据；将所接收的频率独立数据存储到存储器中；基于所接收的时钟数据，在接收器处重新生成具有对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率的频率的频率的像素时钟信号；并使用重新生成的像素时钟信号从存储器中检取所存储的数据以产生频率相关数据。

本发明的另一方面是用于重新生成和传送从源到接收器的图形数据的系统。该系统包括：图形数据源，该图形数据源具有将关联于源像素时钟频率的频率相关数据转换成频率独立数据的电路以及以固定速率传送对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率的时钟数据并以固定的速率传送频率独立数据的发送器；可通信地连接于源的接收器。接收器包括：存储所接收的频率独立数据的存储器；基于所接收的时钟数据重新生成频率对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率的频率的像素时钟信号的数字时钟合成器；以及使用重新生成的像素时钟信号从存储器中检取所存储的数据以产生频率相关数据的检取电路。

本发明另一方面是将频率独立数据转换成频率相关数据的部件。该部件包括：以固定数据速率接收频率独立数据的接收器；存储频率独立数据的存储器；重新生成频率对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率的频率的像素时钟信号的数字时钟合成器；以及使用重新生成的像素时钟信号从存储器中检取所存储的数据以产生频率相关数据的检取电路。

本发明另一方面是将由图形数据源产生的图形数据传送给显示设备的系统。该系统包括：通信通道；从图形数据源接收频率相关数据的第一电路，该频率相关数据具有预设分辨率格式和与之关联的数据时钟频率，并从中产生时序信息和频率独立数据；操作上连接于通信通道以固定速率传送频率独立数据和时序信息的第一发送器；操作上连接于通信通道以接收时序信息和频率独立数据的第二电路；存储频率独立数据的存储器；基于所接收的时序信息而重新生成频率对应于与频率相关数据关联的源像素时钟频率的频率的像素时钟信号的数字时钟合成器；使用重新生成的像素时钟信号从存储器检取所存储的数据以产生频率相关数据的检取电路；以及操作上连接于所述检取电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据传送给显示设备的第二发送器。

本发明的另一方面是提供图形数据源设备和显示设备间的基带定向图形数据通信的方法。该方法在数据周期内通过第一通信通道将显示数据和控制数据从图形数据源设备传送到显示设备并在非数据周期内通过第一通信通道将返回数据从显示设备传送给图形数据源设备。

本发明的另一方面是提供图形数据源设备和显示设备间的基带定向图形数据通信的方法。该方法通过第一通信通道将数据周期信号的开始从图形数据源设备发送给显示设备；将显示数据通过第一通信通道从图形数据源设备传送给显示设备；通过第一通信通道将数据周期信号的结束从图形数据源设备传送给显示设备；并响应所传送的数据周期信号的结束，通过第一通信通道将数据从显示设备返回给图形数据源设备。

本发明的另一方面是提供基带定向图形数据通信的系统。该系统包括：产生显示数据和控制数据的图形数据源设备；显示显示数据并产生返回数据的显示设备；以及操作上连接于图形数据源设备和显示设备以在它们之间提供通信通道的第一通信通道。该图形数据源设备包括：源发送器，以发送数据周期信号的开始、数据周期信号的结束以及显示数据；接收和返回数据的源接收器；操作上连接于源发送器、源接收器和第一通信通道的源开关。源开关响应数据周期信号的开始将源发送器连接于第一通信通道。源开关响应于数据周期信号的结束将源接收器连接于第一通信通道。显示设备包括：发送返回数据的显示发送器；接收数据周期信号开始、数据周期信号结束和显示数据的显示接收器；操作上连接于显示发送器、显示接收器和第一通信通道的源开关。该显示开关响应于数据周期信号的结束而将显示发送器连接于第一通信通道。显示开关响应于数据周期信号的开始而将显示接收器连接于第一通信通道。

本发明的另一方面是用于在远端中央计算设备和本地工作站之间传送数据的系统。该系统包括：具有多个主处理设备的远端中央计算设备；操作上连接于远端中央计算设备以为各主处理设备提供单独通信通道的的电气/光学接口；操作上连接于电气/光学接口的多个通信缆线；以及操作上连接于通信缆线的本地工作站。各通信缆线包括光纤，包裹住光纤以保护光纤的包皮以及位于包皮内以为光纤提供抗张强度的张力件。电气/光学接口包括：第一电路以从连接于第一主处理设备的图形数据源处接收频率相关数据，该频率相关数据具有预设分辨率格式和与之关联的数据时钟频率，并从中产生时序信息和频率独立数据；以及第一发送器，它操作上连接于与第一主处理设备关联的通信通道从而以固定速率沿光纤传送时序信息和频率独立数据。本地工作站包括工作站接口，它具有操作上连接于通信缆线以接收时序信息和频率独立数据的电路；操作上连接于该电路以基于所接收的时序信息而抽取具有与之相关的预设分辨率的频率相关数据的抽取电路，以及操作上连接于所述抽取电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据传送给显示设备的显示电路。

本发明另一方面是用于在远端中央计算设备和本地工作站之间传送数据的系统。该系统包括：具有多个主处理设备的远端中央计算设备；操作上连接于远端中央计算设备以为各主处理设备提供单独通信通道的的电气/光学接口；操作上连接于电气/光学接口的多个通信缆线；以及操作上连接于通信缆线的本地工作站。各通信缆线包括光纤，包裹住光纤以保护光纤的包皮以及位于包皮内以为光纤提供抗张强度的张力件。电气/光学接口包括：第一电路以从连接于第一主处理设备的图形数据源处接收频率相关数据，该频率相关数据具有预设分辨率格式和与之关联的数据时钟频率，并从中产生时序信息和频率独立数据；以及第一发送器，它操作上连接于与第一主处理设备关联的通信通道从而以固定速率沿光纤传送时序信息和频率独立数据。本地工作站包括：工作站接口，它具有操作上连接于通信缆线以接收时序信息和频率独立数据的电路；存储频率独立数据的存储器；基于所接收的时序信息重新生成频率对应于与频率相关数据关联的源像素时钟的频率的像素时钟信号的数字时钟合成器；使用重新生成的像素时钟信号从存储器中检取存储的数据以产生频率相关数据的检取电路；以及操作上连接于所述抽取电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据传送给显示设备的显示电路。

附图说明

本发明可以各种部件和部件的配置形式以及各种步骤和步骤的组合而实现。仅旨在例示较佳实施例的附图不构成对本发明的限制，在附图中：

图1示出现有技术的数字视频数据源/显示系统；

图2示出用于图1的现有技术的通信缆线，用来承载数字视频数据；

图3示出根据本发明理念的数字视频数据源/显示系统；

图4示出用于图3的通信缆线，用来承载根据本发明理念的数字视频数据；

图5是根据本发明理念的用于数字显示数据的线和帧时序的示意图；

图6是图5的图形数据信号的示意图；

图7是表示用于产生根据本发明理念的时序信息的协议的方框图；

图8示出由根据本发明理念由三个数据流产生一个数据流的结构；

图9是根据本发明理念的数字视频接口的固定速率光学延伸器的框图；

图10是示出根据本发明理念的数字视频接口的第二固定速率光学延伸器的方框图；

图11是根据本发明理念的光学通信系统的图解；

图12示出根据本发明理念的数字视频数据通信缆线；

图13表示根据本发明理念的使用电流调制传送数字视频数据的图解；

图14是根据本发明概念的使用电流调制传送数字视频数据的方框图；

图15是根据本发明理念的以固定速率传送的数字视频数据的发送器/接收器对的方框图；

图16是根据本发明理念产生用于传送数字视频数据的协议的电路的方框图；

图17示出根据本发明理念的以固定速率传送数字视频数据的另一发送器/接收器对的方框图；

图18示出根据本发明理念的转换数据速率的存储单元的利用；

图19和图20示出在某一时间周期的存储器存储状况；

图21示出根据本发明理念的在数据源和显示器之间的发送器/接收器系统；

图22是根据本发明理念在数据源和显示器之间通信流程的图解；

图23是根据本发明理念的图22的通信过程的方框图；以及

图24是在远端工作站环境中利用本发明理念的方框图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例对本发明进行说明；然而，要理解的是本文中描述的诸实施例并不旨在对本发明构成限制。相反，它们旨在覆盖落在如权利要求所定义的本发明精神和范围内的所有变化、修正和等效物。

为了本发明的总体理解，在图中给出标号。在附图中，相同的标号被用来表示类似或等同的部分。也请注意，例示出本发明的多个图不以比例绘出，并且某些区域故意不成比例地绘出以正确地表现出本发明的特征和概念。

如上所述，减少发送数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口数据所需的通道数量是希望的。通过减少通道数量，光纤、检测器、激光器和支持集成电路的数量也被减少，由此提供成本效率高得多的解决方案而不会对图像或数据质量造成不利的影响。

该系统的一个例子如图3所示。如图3所示，数字视频源20通过光缆11光学地连接于显示设备30。由于如图4所示，图3的系统仅需提供一条通道(A)给图形数据、一条通道(B)给时钟数据、上行控制数据和下行控制数据，该系统不需要大量的激光器、检测器和光纤以建立源20和显示器30之间的链路。这是通过指定不同的配置协议而实现的，就象下文中更详细说明地那样。

为了减少数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口通道的数量，则要利用图形数据流中的额外带宽，并且数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口分辨率的各种速率被转换成固定数据速率。

在较佳实施例中，固定数据速率可以是比最高数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口分辨率更高的速率。通过将固定数据速率建立在高于最高数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口分辨率的速率，可将多个通道转换成一个下行通道和一个上行通道。

视频电子标准协会(VESA)是设置视频和图形分辨率标准的标准实体。VESA标准被用作数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口发送器和发送器的输入、输出格式。VESA标准还定义数据激活时间和消隐时间(无数据周期)的量。这种规范将显示数据分解为线(显示数据的一行)时序和帧(在数据的第一行开始直到该行接收新数据的时间)时序。这种规范的图解如图5、6所示，其中图5示出数字显示数据的线时序和帧时序而图6是图5的图形数据信号的图解。

如图5所示，在激活显示数据前/后存在消隐时间。如图5所示，在显示数据的最后一行前/后也存在消隐时间。数据的下一行将再次开始于表示下一视频/图形帧的屏幕顶部。为了实现将多通道转换成一个下行通道和一个上行通道，如图7所示的系统对最初在进入系统(40)的数据上进行测量并产生包括在头部信息(42)中的时序信息。将头部信息与图形数据和闲置码(44)多路复用以产生成串数据流。在该系统中，当不存在图形数据或头部数据发送时，则发送闲置码。当不存在图形数据或头部数据供发送时发送闲置码可使固定速率数据流持续发送信息以使接收器保持锁定。换句话说，当使用非常低输入数据速率时，则发送闲置码维持此固定的数据流。

图8示出采用三个不同数据线(加上控制数据)的数据架构并将它们置于一个数据流中。成串数据流中的数据被编码以在接收器处不以固定速率频率使用单独时钟信号提取数据变得可能。更具体地说，接收器在另一端读取头部信息并随后重新生成必要的时序信息并将再次数据提取成正确的分辨率格式。

如上所述和如图8所示，产生自V_SYNC、H_SYNC、Data_CLOCK和Pixel_CLOCK信号的时序信息被置于各数据分组的头部。来自各种数据通道(红、绿和蓝)的图形数据被编码并多路复用以跟随头部信息。如有必要，当不存在图形数据或头部数据要发送时，发送闲置码以保持接收器锁定。如上所述，图9是根据本发明理念的数字视频接口的固定速率光学延伸器的框图。

如图9所示，图形数据和时序信号从图形卡200被馈入到可变速率-固定速率的数字图象和/或高清晰度多媒体变换部件210。可变速率-固定速率数字图形和/或高分辨率多媒体转换部件201包括数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口接收器212。数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口接收器212测量各种时序信号以产生时序信息，其中时序信息被馈至图形编码器固定速率电路214。图形编码器固定速率电路214还从图形卡200接收图形数据。

图形编码器固定速率电路214产生来自时序信息的头部信息并编码图形数据的多个通道，即红、绿和蓝数据通道。图形编码器固定速率电路214还在需要时将带有图形数据和适当的闲置码的头部信息传送给串行化器216。串行化器216将信息多路复用以生成具有固定数据速率的串行数据流。

具有固定数据速率的串行数据流通过VCSEL驱动器220和VCSEL230被转换成光脉冲流。光脉冲被馈至接口块260以在缆线400中的光纤上传送，由此最终显示在显示设备300上。

在显示设备端，接口块370从缆线400中的光纤处接收光脉冲。光脉冲由PIN340、TIA330和限幅放大器320转换成电信号。固定数据速率电气数据流被解串行化器316解串行化。解串行化的数据被图形解码器固定速率电路314解码以产生图形数据和时序信息。时序信息由数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口发送器312转换成时序信号。时序信号和被解码的图形数据被馈至显示设备300以正确显示图像或信息。

来自监视器300的控制数据被馈至图形解码器固定速率电路314以传送给数据源。控制数据通过LED驱动器320和LED源330被转换成光脉冲流。关联于控制数据的光脉冲被送至接口块370以在缆线400中的光纤上传送，从而最终被图形编码器固定速率电路214使用。与控制数据关联的光脉冲由LED检测器250和TIA240转换成电信号。

图10是示出根据本发明理念的数字视频接口的另一固定速率光学延伸器的方框图。如图10所示，数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口510产生图形数据和时序信息以馈送至数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口接收器520。数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口接收器520测量各种时序信号以产生时序信息，其中时序信号被馈送至可编程门阵列550。

可编程门阵列550从时序信息产生头部信息并编码图形数据的多个通道，即红绿蓝数据通道。可编程门阵列550还在需要时将具有图形数据和适当闲置码的头部信息传送给数字-光学转换器560。数字-光学转换器560将数据转换成光脉冲流。光脉冲被馈至光学收发器570以沿缆线400的光纤传送。

在显示设备端，光学收发器670从缆线400中的光纤中接收光脉冲。光脉冲通过光学-数字转换器660被转换成电信号。固定数据速率电气数据流由可编程门阵列650解码以产生图形数据和时序信息。时序信息由数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口发送器620转换成时序信号。时序信号和经解码图形数据被馈至数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口610。

如上所述，关于传统的数字图象接口和/或高清晰度多媒体接口系统，数据传递系统将数据从点A向点B往返传送；然而，数据传送系统在一个方向上发送的数据量与在另一个方向上发送的数据量不同。更具体地说，在传统系统中，点A可将2Gb/s的数据发送给点B，而点B只能将1Mb/s的数据发送给点A。典型地，这种类型的系统需要两条光纤通道，一条用于高速下行数据而另一条用于低速上行数据，或产生具有两种不同波长的双向数据流的单模系统，它需添加额外的电路。

为了避免上述问题，如图11所示，一种方案使用光纤以将高速数据从点A传送到点B，但使用电信号承载(caring)媒介将数据从点B传送到点A。例如，如图12所示，光纤组件还包括用于高数据速率信号的光纤(r1、r2、r3和r4)以及由低阻性材料设计成的张力件(T1、T2)。张力件(T1、T2)可被用来承载较低数据速率的电信号。

将电信号建立在张力件(T1、T2)上的方法有很多种。张力件(T1和T2)可承载诸如电源和地的DC信号，DC电平和AC分量的结合也能用来供电。如图13所示，可将低频率调制嵌入这些信号以提供低数据速率信息。

另一例子可如图14所示地利用电流调制。在图14中，在张力件(T1、T2)上传送前，来自电源1100的电流流过电流监视器1110。在另一端，平行于远端系统1130，电流调制器1120响应所接收的数据对电流进行调制。电流调制器1120使调制在电流监视器1110反射回来以捕获与调制对应的数据。

在上述各种解决方案中，要求以固定数据速率传送数据。以固定速率传送数据要求将可变速率数据转换成固定速率的电路。为了将一种数据速率转换成另一种速率，还需要一些类型的存储器件。这允许数据在一个速率下被写入存储器件并在另一速率下被读出。例如，可使用FIFO(先入先出)型存储单元。

如图15所示，数据传送系统在一端具有发送器电路而在另一端具有接收器电路。在这种图形系统中，基于用户的要求和显示器性能，进入发送器中的数据可以是各种速率。所使用的图形分辨率确定显示系统的像素时钟频率。发送器使用存储单元1200将可变速率输入转换成固定速率。固定速率数据通过一些类型的媒介或通道被传送给另一端的接收器。接收器接收固定速率数据并将数据存储在存储单元1250中。将数据从存储单元1250读出要求与将数据读入到链路另一端的发送器的存储单元1200具有相同速率。

然而，来自发送器的实际像素时钟不与固定速率数据一起被发送。在接收器处的像素时钟不被重新生成。接收器处的像素时钟必须匹配于发送器的像素时钟，或随时间流逝，存储器可能过装满或未装满存储单元1250。

更具体地说，如图15所示，如果Z＝X，进入和离开系统的数据将会相同。另一方面，如果Z＞X，数据离开系统将比数据进入系统更快，这会造成存储单元1250请求超过可用数据的更多数据，由此出现未装满的情况。最后如果Z＜X，数据离开系统将比数据进入系统来得慢，这造成存储单元1250存储过多的数据，由此随时间的流逝，出现过装满的情况。

存储单元1250的过装满或未装满将引起显示图像的错误。或者存储单元1250中没有足够数据而数据将被丢弃或者存储单元1250中存在过多数据而无法显示所有图像。由于接收器的时钟速率非常接近发送器的时钟速率，错误的出现将相对较慢，基本上使图像滚动。

另一种避免接收器上的存储器存储问题的方法是发送基准时钟。使用额外时钟信号会造成额外的噪声、使用额外数据通道且固定速率系统不再是固定速率。另外，为了避免存储器存储问题，它要求在接收器处再次生成像素时钟并且无需额外的时钟线。在该例中，发送器无需将独立的同步时钟发送给接收器以实现像素时钟对齐。在反馈环路中使用具有计数器、时钟同步器的通用协议以确定像素频率中的校正，由此它不会造成存储器过装满和未装满的情况并产生无误差图像。

如图17所示，数据传送系统一端具有发送器电路而另一端具有接收器电路。在该图形系统中，基于用户要求和显示器性能，发送器中的数据可以是各种速率。所用图形分辨率确定显示系统的像素时钟频率。

发送器使用存储单元1400将未知速率输入转换成固定速率。固定速率数据沿某些类型的媒介或通道被传送到另一端的接收器。接收器接收固定速率数据并将数据存入存储单元1450。将数据从存储单元1250读出要求与将数据读入到链路另一端的发送器的存储单元1400具有相同的未知速率。

然而，来自发送器的实际像素时钟不与固定速率数据一起被发送。在接收器处的像素时钟不被重新生成。接收器处的像素时钟必须匹配于发送器的像素时钟，或随时间流逝，存储器可能过装满或未装满存储单元1450。

在系统上电时，发送器传送像素时钟频率的估值。这是通过在给定时间内对时钟瞬变次数进行计数而实现的。如图16所示，计数器1300对水平同步信号之间的像素时钟瞬变次数进行计数。在同一时期内也对基准时钟进行计数。如图16所示，计数器1350对水平同步信号间的基准时钟瞬变次数进行计数。像素时钟和基准时钟不是同步的，也不是它们的整数倍(它们不是源自相同时钟源)。

非同步时钟将造成测量中的量化误差。这是由两个时钟关系的不确定性造成的(在任何情况下，采样时钟的上升沿与所测得的时钟(之前、之后或同时)呈各种关系)。每当两者隔开时，实际的计数不是一个完整值，而是一个百分比。由于结果不是整数，因此会产生测量误差。接收器还将已知基准频率用于测量和时钟重新生成。通过使用基准时钟以及由发送器发送的计数值，可获得与像素时钟频率很接近的近似值。

数字时钟合成器被用来基于协议中传送的百分比信息而重新生成接收器像素时钟频率。然而，由于计数值中的误差和百分比计算中的圆整误差，接收器的产生的像素时钟频率不会正好与发送器的像素时钟相同。误差将将造成图18的接收器的存储单元1500中的上溢出和下溢出误差

为了确定更精确的像素时钟频率并避免上溢出和下溢出的情况，控制电路被用来监视接收器的存储器使用。控制系统将信息提供给数字时钟合成器以改变所产生的像素时钟频率。在时间中选择以固定间隔重复的基准点。该基准点被用作引导以指示存储器使用模式。

在该例中，水平频率被用作基准点。在水平线信号的各上升沿，存储所使用的存储器数量。在下一个水平线信号边沿再次执行测量。将第二测量的位置与第一测量进行比较。

如果存储器的使用增加，所产生的像素时钟过慢且数字合成器需要增加频率。如果存储器的使用减少，数字时钟合成器需要降低频率。这种测量反馈环路处于固定操作；主要是因为数字合成器永远无法重新生成与发送器相同的频率。随时间的流逝，接收器的像素时钟是处于刚刚高于或低于实际发送的时钟频率的两个不同频率。两个值的平均值是与由发送器的像素时钟确定的相同频率。

在显示器例子中，逐线地执行一次比较。如果用于存储单元中的存储器数量如图19和图20所示地相对前一次发生改变，其中图20示出自从由图19所表示的前一次以来的使用率的增加，则将前一水平线信号测量的信息传送给数字合成器以使合成频率增加或减少，从而更精确地与发送器的像素时钟匹配。系统将假设数字合成器的像素时钟产生永远无法与发送器的像素时钟准确匹配。为了克服这个问题，像素时钟将工作在两个频率之间，一个频率略低于理想频率而另一个频率略高于理想频率。随时间的流逝，平均值将成为与发送器的像素时钟相同的频率。

当系统上电，两个工作频率将具有相对大的差。当系统工作时，两个频率之间的差将减小。这将一直持续下去，直到通过工作在延长时间长度下的一个频率而使该差低于任何可能发生的误差。为了系统对环境所有改变的稳定性，如有需要，可使用附加的监视器以重新调整两个频率。

如上所述，数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口是将图形数据和控制数据从图21的源1800送到图21的显示器1850的图形协议。控制信息也从显示器被送至源1800。图形信息为高数据速率而控制信息为低数据速率。由于控制信息沿两个方向流动，系统需要某些类型的双向链路。由于返回控制数据不是恒定的，当发送控制数据时，相对于从源到显示器的图形数据，该数据速率较慢。相对于下行图形数据的时间，返回控制数据的激活时间仅占非常小的百分比。

建立这种双向链路的一个方法被例示在图22和图23中。这种方法利用了如何定义数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口协议。由于数字图象接口和/或高分辨率多媒体接口是图形接口，它具有数据周期以及非数据周期。非数据周期处于下一水平同步信号前的各数据线结束位置。另外在所有线被送至显示器并在下一个垂直同步信号前还存在非数据时间。

该方法通过源和显示器之间的时间复用提供双向数据而无需使用两条独立通道。当显示数据或控制数据不在被发送时，源一显示器传送将停止，随后可使用图23所示的切换结构发送从显示器到源的信息。

如图23所示，源2000准备将要发送给显示器2400的图形数据和时序信息。当源2000在通信通道2200上将图形数据和时序信息发送至显示器2400时，配置切换电路2100以使数据从源2000流向显示器2400。此外，配置切换电路2300以当源2000将图形数据和时序信息通过通信通道2200发送给显示器2400时，使数据从源2000流至显示器2400。

另一方面，当源2000不通过通信通道2200将图形数据和时序信息发送给显示器2400时，配置切换电路2100以使数据从显示器2400流向源2000。此外，配置切换电路2300以当源2000不通过通信通道2200将图形数据和时序信息发送给显示器时，使数据从显示器2400流向源2000。

要注意，上述各种实施例可如图24所示地用于远端工作站/中央处理环境。在这种环境中，如图24所示，中央计算设备或房间3000包括对每个用户的所有主要处理性能，以“叶片(blade)PC”形式出现。叶片PC是系统用户的主要处理中心，各用户被分配并连接至一个单独的叶片PC。换句话说，叶片PC等效于分布式系统中的用户的实际个人计算机。

远端工作站/中央处理环境使主处理设备被装载于温度受控的环境中。此外，远端工作站/中央处理环境允许省去各PC外壳，允许共用电源并减少用户环境中的机器噪声。

如图24所示，各用户在其工作站或桌面(3300、3400或3500)处具有：监视器(3340、3440或3540)；诸如键盘、定点设备(鼠标、数字板和/或光笔)和/或麦克风等的输入设备(3320、3420或3520)；和/或输入和/或输出设备(3330、3430或3530)，诸如存储设备(CD R/W驱动器、DVD R/W驱动器、软盘和/或可移动存储设备)；扬声器；中转站(docketingstation)和/或数字成像器等。各站还包括提供作为工作站设备和有关光学通信链路(3200、3210或3220)之间桥梁的接口(3310、3410或3510)。

各种通信链路在中央计算设备3000处连接于接口3100，以使各叶片PC具有至相关工作站的光学链路。光学通信链路(3200、3210或3220)不仅承载从叶片PC到相关工作站的图形数据，还承载叶片PC和各种有关工作站设备之间的所有数据；即由键盘或鼠标产生的数据。这种数据通信可以是双向的。

为便于中央计算设备3000和各工作站(3300、3400或3500)之间的正确通信，接口(3310、3410或3510)包括上述便于光-电转换和电-光转换的各种部件。更具体地说，在本发明的一个可行实施例中，接口3100将测量各种时序信号以产生时序信息，其中时序信号被馈入可编程门阵列。

可编程门阵列从时序信息产生头部信息并对多个图形数据通道(例如红绿蓝数据通道)进行编码。可编程门阵列还在需要时将具有图形数据和适当闲置码的头部信息传送给数字-光学转换器。数字-光学转换器将数据转换成光脉冲流。光脉冲被馈送到光学收发器以在光学通信链路(3200、3210或3220)中的一个上传送，光学通信链路(3200、3210或3220)将数据传送到适当的工作站(3300、3400或3500)。

在工作站端，接口(3310、3410或3510)包括从光学通信链路(3200、3210或3220)接收光脉冲的光学收发器。光脉冲通过光学-数字转换器被转换成电信号。固定数据速率的电气数据流被可编程门阵列解码以产生图形数据和时序信息。时序信息被转换成时序信号。时序信号和解码的图形数据被馈送到监视器或显示设备(3340、3440或3540)。

如上所述，系统从A点至B点往返地传送数据；然而，系统沿一个方向传送的数据量与沿另一个方向传送的量不同。更具体地，在传统系统中，点A能以2Gb/s的速率将数据传送到点B，而点B只能以1Mb/s的速率将数据传送到点A。典型地，这种系统需要两条光纤通道，一条用于高速下行数据而另一条用于低速上行数据，或需要能产生具有两种不同波长的双向数据流的单模系统，它添加了额外的电路。

为了避免上述问题，如上所述，一种解决方案使用光纤以将高速率数据从点A传到点B，而使用电信号承载媒介将数据从点B传到点A。例如，光纤组件可包含用于高数据速率信号的光纤和以低阻性材料设计成的张力件。该张力件被用来承载较低数据速率的电信号。

将电信号建立于张力件有各种方法。张力件可承载DC信号，例如电源和地，DC电平和AC分量的结合也能用来供电。可将低频率调制嵌入这些信号以提供低数据速率信息。另一例子使用如上所述的电流调制。

要注意，可将任何从显示器到源的数据保持在存储器中，直到闲置时间中的一个出现。然后，可将返回数据送至相同通道。另外还要注意，在通道各端，可开发出各种其它技术以应付在各端点处发送和接收数据。

尽管已示出和阐述本发明的各例子和实施例，本领域内技术人员将理解本发明的精神和范围不局限于特定说明书和附图，而是扩展到各种修正和改变。

Claims (26)

1.一种用于发送变动的频率相关数据的方法，包括：

(a)接收频率相关数据和关联的数据时钟信号；

(b)将频率相关数据转换成频率独立数据；

(c)确定数据时钟周期数与基准时钟周期数的比；

(d)发送所确定的比；

(e)以固定速率将频率独立数据和头部数据发送给接收器，所述固定速率是一个大于关联的数据时钟信号的频率的频率；

(f)接收频率独立数据和所确定的比；以及

(g)基于所接收到的所确定的比，将频率独立数据转换成频率相关数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有频率独立数据发送时，将闲置码发送到接收器以维持将恒定数据流传送给接收器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有头部数据发送时，发送闲置码到接收器以维持将恒定数据流发送给接收器。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有头部数据和频率独立数据发送时，将闲置码发送给接收器以维持将恒定数据流发送给接收器。

5.一种发送变动的频率相关数据的方法，包括：

(a)接收具有与之关联的预设分辨率格式的频率相关数据；

(b)确定来自所接收的频率相关数据的时序信息；

(c)将所接收的频率相关数据转换成频率独立数据；

(d)用所确定的时序信息对频率独立数据编码；

(e)以固定速率将时序信息编码的频率独立数据发送给接收器；

(f)接收时序信息编码的频率独立数据；

(g)从时序信息编码的频率独立数据中抽取时序信息；以及

(h)基于所抽取的时序信息，重新生成具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

(i)当没有时序信息编码的频率独立数据发送时，将闲置码发送给接收器以维持将恒定数据流传送给接收器。

7.一种将由图形数据源产生的图形数据发送到显示设备的部件，包括：

电路，所述电路从图形数据源接收具有与之关联的分辨率格式和数据时钟频率的频率相关数据并从中产生时序信息编码的频率独立数据；以及

发送器，所述发送器以固定速率将时序信息编码的频率独立数据发送到显示设备。

8.如权利要求7所述的部件，其特征在于，当没有时序信息编码的频率独立数据发送时，所述发送器将闲置码发送给显示设备以维持将恒定数据流发送给显示设备。

9.如权利要求7所述的部件，其特征在于，所接收的频率相关数据具有预设的分辨率格式。

10.一种将由图形数据源产生的图形数据发送给显示设备的系统，包括：

通信通道；

第一电路，所述第一电路从图形数据源接收具有与之关联的分辨率格式和数据时钟频率的频率相关数据并从中产生时序信息编码的频率独立数据；以及

第一发送器，所述第一发送器操作上连接于所述通信通道从而以固定的速率传送时序信息编码的频率独立数据；

第二电路，所述第二电路操作上连接于所述通信通道以接收时序信息编码的频率独立数据；

第三电路，所述第三电路操作上连接于第二电路以从时序信息编码的频率独立数据中抽取时序信息，并基于所抽取的时序信息重新生成具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据；以及

第二发送器，所述第二发送器操作上连接于所述第三电路以将具有与之关联的预定分辨率的频率相关数据发送到显示设备。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述通信通道是光纤而所述第一发送器以固定速率光学地发送时序信息编码的频率独立数据。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，当没有序信息编码的频率独立数据发送时，所述第一发送器发送闲置码以维持恒定数据流的传送。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所接收的频率相关数据具有预设的分辨率格式。

14.一种将由图形数据源产生的图形数据发送到显示设备的系统，包括：

通信通道；

所述通信通道包括：

光纤；

包裹住所述光纤以保护所述光纤的包皮；以及

位于所述包皮内以为所述光纤提供抗张强度的张力件；

第一电路，所述第一电路从图形数据源接收具有与之关联的预设分辨率格式和数据时钟频率的频率相关数据，并从中产生时序信息和频率独立数据；

第一发送器，所述第一发送器操作上连接于所述通信通道从而以固定速率沿所述张力件发送时序信息并以固定速率沿所述光纤发送频率独立数据；

第二电路，所述第二电路操作上连接于所述通信通道以接收时序信息和频率独立数据；

第三电路，所述第三电路操作上连接于所述第二电路以基于所接收到的时序信息提取具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据；以及

第二发送器，所述第二发送器操作上连接于所述第三电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据发送到显示设备。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，当没有时序信息编码的频率独立数据发送时，所述第一发送器发送闲置码以维持恒定数据流的传送。

16.一种发送变动的频率相关数据的方法，包括：

(a)接收频率相关数据和关联的数据时钟信号；

(b)将频率相关数据转换成频率独立数据；

(c)确定数据时钟周期数与基准时钟周期数的比；

(d)传送所确定的比；

(e)以固定速率将频率独立数据和头部数据发送给接收器，所述固定速率是一个小于关联的数据时钟信号的频率的屏流比；

(f)接收频率独立数据和所确定的比；以及

(g)基于所接收的所确定的比将频率独立数据转换成频率相关数据。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有频率独立数据发送时，将闲置码发送给接收器以维持将恒定数据流传送给接收器。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有头部数据以发送时，将闲置码发送给接收器以维持将恒定数据流发送给接收器。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

(h)当没有头部数据和频率独立数据发送时，将闲置码发送给接收器以维持将恒定数据流发送给接收器。

20.一种在远端中央计算设备和本地工作站之间传送数据的系统，包括：

含有多个主处理设备的远端中央计算设备；

操作上连接于所述远端中央计算设备以为每个主处理设备提供单独的通信通道的电气/光学接口；

操作上连接于所述电气/光学接口的多个通信缆线；以及

操作上连接于通信缆线的本地工作站；

所述各通信缆线，分别包括：

光纤；

包裹住所述光纤以保护所述光纤的包皮；以及

位于所述包皮内以为所述光纤提供抗张强度的张力件；

所述电气/光学接口包括：

第一电路，所述第一电路从连接于第一主处理设备的图形数据源接收频率相关数据，所述频率相关数据具有与之关联的预设分辨率格式和数据时钟频率，并从中产生时序信息和频率独立数据；以及

第一发送器，所述第一发送器操作上与连接于所述第一主处理设备的通信通道连接从而以固定速率沿所述光纤传送时序信息和频率独立数据；

所述本地工作站包括工作站接口；

所述工作站接口包括：

操作上连接于所述通信缆线以接收时序信息和频率独立数据的电路；

操作上连接于所述电路以基于所接收到的时序信息抽取具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据的抽取电路；以及

操作上连接于所述抽取电路以将具有与之关联的预设分辨率的频率相关数据发送到显示设备的显示电路。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述工作站接口沿所述通信缆线将数据从所述本地工作站传送到所述远端中央计算设备。

22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述工作站接口沿所述通信缆线的所述张力件将数据从所述本地工作站传送到所述远端中央计算设备。

23.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述工作站接口沿所述通信缆线的所述光纤将数据从所述本地工作站传送到所述所述远端中央计算设备。

24.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述接口沿所述通信缆线将非图形数据从所述远端中央计算设备传送到所述本地工作站。

25.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述接口沿所述通信缆线的所述张力件将非图形数据从所述远端中央计算设备传送到所述本地工作站。

26.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述接口沿所述通信缆线的所述光纤将非图形数据从所述远端中央计算设备传送到所述本地工作站。

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