Transition-minimized differential signaling

Transition-minimized differential signaling (TMDS) je technologie vysokorychlostního sériového přenosu dat používaná především ve videorozhraních DVI^[1] a HDMI.

Schéma spoje používajícího TMDS pro digitální komponentní videodata (RGB) mezi grafickou kartou (PC) a řadičem displeje (Monitor) v rozhraní DVI nebo HDMI

TDMS používá diferenciální signalizaci s kódováním, které omezuje elektromagnetické rušení v metalických kabelech, a díky robustní obnově hodin v přijímači dosahuje vysoké odolnosti vůči zpoždění hodinového signálu při přenosu delšími kabely i kratšími lacinými kabely.

Popis

TMDS vyvinula společnost Silicon Image Inc. jako člen Digital Display Working Group. Na rozdíl od starších rozhraní, ve kterých se signály přenášely koaxiálními kabely, se pro omezení elektromagnetického rušení (EMI) data přenášejí kroucenými dvoulinkami s použitím diferenciální signalizace, což umožňuje rychlejší přenos signálů. TMDS se tak podobá low-voltage differential signaling (LVDS), které také přenáší data sériově. V HDMI se pro přenos videodat používají tři kroucené páry, každý pro jednu barevnou složku RGB.

Na fyzická vrstvě TMDS používá Current mode logic (CML),^[2] se stejnosměrnou vazbou a zakončená rezistory připojenými na napětí 3,3 Voltu. Stejnosměrná vazba je součástí specifikace a data mají nulovou stejnosměrnou složku (díky kódovacímu algoritmu). TMDS lze přepínat nebo opakovat libovolnou metodou použitelnou pro CML signály. Při nedodržení stejnosměrné vazby přijímače na vysílač může „detekce monitoru“ u některých vysílačů pracovat chybně.^[zdroj?]

Kódování

Při kódování se používá kódování 8b/10b ale s jinou sadou kódů než v původním kódování IBM. Ve dvoustupňovém procesu se konvertuje vstupních 8 bitů do 10bitového kódu s určitými žádoucími vlastnostmi. V prvním stupni se první bit netransformuje a každý další bit je pomocí operací XOR nebo XNOR transformován podle předchozího bitu. Kodér vybere mezi XOR a XNOR určením, co povede k méně přechodům; devátý bit kóduje, jaká operace byla použita. Ve druhém stupni se prvních osm bitů volitelně invertuje pro vyrovnání počtu jedniček a nul, čímž se dosáhne nulové stejnosměrné složky; desátý bit udává, zda se tato inverze provedla.

10bitový TMDS symbol může reprezentovat buď 8bitovou datovou hodnotu při normálním přenosu dat, nebo 2 bity řídicích signálů při zatemnění obrazovky. Z 1024 možných kombinací přenášených 10 bity:

• se 460 kombinací používá pro reprezentaci 8bitových datových hodnot tak, že většina z 256 možných hodnot má dvě kódové varianty (některé hodnoty mají pouze jednu),
• 4 kombinace se používají pro reprezentaci 2 bitů řídicích signálů (C0 a C1 v tabulce níže); jsou navrženy tak, aby je bylo možné spolehlivě rozpoznat i při ztrátě synchronizace a proto jsou také používány pro synchronizaci dekodéru,
• 2 kombinace se používají jako ochranné pásmo před HDMI daty,
• 558 zbývajících kombinací je rezervovaných a zakázaných.

Řídicí data jsou kódována podle níže uvedené tabulky. Řídicí datové znaky jsou navrženy tak, aby měly velké množství (7) přechodů, které umožní synchronizaci hodin přijímače s hodinami vysílače.

Kódování řídicích dat

Vstupní řídicí bit		Výstupní kódové slovo
C0	C1	0 ... 9
0	0	0010101011
0	1	0010101010
1	0	1101010100
1	1	1101010101

V kanále 0 kódují bity C0 a C1 signály horizontální a vertikální synchronizace (HSync a VSync). V ostatních kanálech kódují signály CTL0 až CTL3, které se u HDMI používají jako preambule udávající typ následujících dat (Video data nebo Datový ostrov), HDCP status atd. U DVI se signály CTL0 až CTL3 nepoužívají.