CN117749970A - 数据发送、接收装置、方法及芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种数据发送、接收装置、方法及芯片。其中，该数据发送装置，应用于利用差分信号传输的源端，所述数据发送装置包括：整合封包单元，用于获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据；编码器单元，用于在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；发送单元，用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。本发明令差分信号的传输灵活高效，能进行多种数据流传输，提高了带宽使用率。
Description
技术领域
本发明涉及芯片的技术领域，更具体地，涉及一种数据发送、接收装置、方法及芯片。
背景技术
在视频传输领域，通过HDMI，DVI接口进行视频传输是一种广泛的应用方式，其传输的视频信号通过TMDS(Time Minimized Differential Signal，最小化传输差分信号)技术传输。相对于5G、10G的以太网昂贵的终端配套，通过TMDS传输超高清视频信号传输总带宽5～6Gbps的数据已经有成熟的方案，但该方案是依据传输标准制定的，受限于传输标准的规则，通常TMDS只能够在限定时序下传输单个未压缩的视频源，连音频数据传输也需要在数据岛区域才能传输，传输的数据流不够灵活。另外，使用标准的传输方式传输不能够充分利用带宽，总带宽使用率受限，导致当连接线缆使用更经济的网线，使用4对双绞线进行TMDS数据流传输时，总带宽不足，不足以做到双向高速的数据交互。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中使用TMDS传输存在数据流不够灵活、总带宽使用率受限的缺陷，提供一种数据发送、接收装置、方法及芯片，本发明采用的技术方案如下。
第一方面，本发明提供一种数据发送装置，应用于利用差分信号传输的源端，所述数据发送装置包括：
整合封包单元，用于获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
编码器单元，用于在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
发送单元，用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
在一种实施方式中，所述编码器单元正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码方式为视频数据周期的编码方式，所述第二编码方式是控制周期的编码方式；
所述辅助信息包括：不同微封包数据的间隙标识、视频行同步信息和/或视频场同步信息；
所述发送单元用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过TMDS电平发送到传输电缆。
在一种实施方式中，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID，所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
在一种实施方式中，所述整合封包单元对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
在一种实施方式中，还包括：
降频单元，用于对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
源端载波处理单元，用于通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
所述发送单元还用于接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
第二方面，本发明提供一种数据接收装置，应用于利用差分信号传输的设备端，其中，所述设备端接收前述的数据发送装置发出的信号，所述数据接收装置包括：
接收单元，用于接收来自电缆通过差分信号电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
解码器单元，用于按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据；
解封包单元，用于根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
在一种实施方式中，所述解码器单元正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码数据为视频数据周期的数据，所述第二编码数据为控制周期的数据。
在一种实施方式中，所述接收单元还用于接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号，并在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据；
所述的数据接收装置还包括：
倍频单元，用于对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率。
第三方面，本发明提供一种数据传输系统，包括：源端和设备端；
其中，所述源端包括前述的数据发送装置；
所述设备端包括前述的数据接收装置；
所述源端的数据发送装置与所述设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道。
第四方面，本发明提供一种数据发送方法，应用于利用差分信号传输的源端，包括：
获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
在一种实施方式中，所述正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码方式为视频数据周期的编码方式，所述第二编码方式是控制周期的编码方式；
所述在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据的过程，包括：
所述编码单元用于在TMDS底层协议框架下，用视频数据周期的编码方式对所述微封包数据进行编码，用控制周期的编码方式提供不同微封包数据的间隙标识、视频行同步信息、视频场同步信息，形成编码后的数据；
所述对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆的过程，包括：
所述发送单元用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过TMDS电平发送到传输电缆。
在一种实施方式中，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID，所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
在一种实施方式中，所述根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据的过程，包括：
对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
在一种实施方式中，还包括：
对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
第五方面，本发明提供一种数据接收方法，应用于利用差分信号传输的设备端，其中，所述设备端接收前述的数据发送方法发出的信号，包括：
接收来自电缆通过差分信号电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据；
根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
在一种实施方式中，所述正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码数据为视频数据周期的数据，所述第二编码数据为控制周期的数据；
所述按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据的过程，包括：
按照TMDS底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出视频数据周期的数据和控制周期的数据，其中，解出的视频数据周期的数据为用视频数据的编码方式编码的微封包数据，解出的控制周期的数据为用控制周期的编码方式编码的数据。
在一种实施方式中，还包括：
接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号；
对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率；
在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据。
第六方面，本发明提供一种数据传输方法，其特征在于，应用于包括源端和设备端的数据传输系统，其中，源端的数据发送装置与设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道；
该数据传输方法包括：
源端使用前述的数据发送方法；
设备端使用前述的数据接收方法。
第七方面，本发明提供一种芯片，所述芯片应用于利用差分信号传输的源端，所述芯片包括前述的数据发送装置。
第七方面，本发明提供一种芯片，所述芯片应用于利用差分信号传输的设备端，所述芯片包括前述的数据接收装置。
本发明中，提出一种基于差分信号尤其是TMDS电平传输未压缩视频，音频，控制数据及双向以太网的方法，该方法将解决差分信号数据流传输难于做到双向高速数据交互问题，提高带宽利用率，提供更灵活的多种数据传输方式。本发明通过在差分信号尤其是TMDS链路下采用微封包数据传输格式，灵活高效进行多种数据流传输，提高了带宽使用率，在差分信号尤其是TMDS数据流中实现了双向以太网传输，为超高清视频及双向以太网长线传输提供了一种低成本和低功耗的传输方法。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种源端-Source的示意图。
图2是本发明实施例一的一种微封包格式示意图。
图3是DVI时序示意图。
图4是本发明实施例一的的一种示例性的时序示意图。
图5是本发明实施例一的另一种微封包格式示意图。
图6是本发明实施例一的另一种源端-Source的示意图。
图7是本发明实施例一的一种设备端-Sink的示意图。
图8是本发明实施例二的源端-Source的流程示意图。
图9是本发明实施例二的设备端-Sink的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二\……”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\……”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\……”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例一提供的TMDS传输的源端-Source的示意图。如图1所示，图1中的虚线框内是数据发送装置，其应用于利用差分信号传输的源端，其包括：整合封包单元、编码器单元和发送单元。
其中，整合封包单元，用于获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
编码器单元，用于在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
发送单元，用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。
本方法适用于各种差分传输发方式，如LVDS(Low Voltage DifferentialSignaling)、TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)、HSTL(High-SpeedTransceiver Logic)和SSTL(Stub Series Terminated Logic)等，为了方便描述，下面以TMDS为例做介绍。
在可知成熟的传输方案中，TMDS支持225MHz的传输时钟，如图1中所示，使用TX0、TX1和TX2三对线路，其对应可传输的总带宽为225M*10*3＝6.75Gbps，除去编码带来的带宽损耗，可用总带宽为6.75Gbps*0.8＝5.4Gbps。若下行千兆以太网占用1Gbps，传一个4K@30YC422 8bit位宽的非压缩视频，考虑保留时序中场消隐部分损耗，所需带宽为3840*2250*30*8*2＝4.1472Gbps，传一个48K采样率32bit有效位的双通道音频数据所需带宽为48000*32*2＝0.003072Gbps，控制数据预留0.01Gbps，算上微封包的包间间隙及传输控制周期编码的标识信号，总消耗带宽不超过总可用总带宽，所以即使在成熟的传输方案下，如果能够合理整合数据流，也可以同时传输超高清视频、千兆以太网、音频以及控制信号。
本发明的整合封包单元在获取待传输数据后，根据预先定义的微封包数据传输格式对数据进行微封包。微封包是传输数据的基本单位，用于传输音频、视频、以太网数据等各类型数据，微封包是一组具有特定格式的数据包。一般来说，微封包中包含了几个核心组件，包括起始码、有效负载和检验码，起始码用于标识微封包的开始；有效负载则包含实际的音频、未压缩视频、以太网数据等各类型数据；检验码是一种校验机制，用于验证微封包的完整性和数据的准确性。
如图2所示，本发明中起始码是标头-ST、有效负载是数据区域-DT和检验码是检验码-CRC。其中，检验码-CRC可选累加和校验码、奇偶校验码或海明校验码等，与此同时，检验码-CRC可以选只校验传输微封包数据是否正确的，亦可选具备校验和纠错的，比如海明校验码。当然，除了这些核心组件外，本领域技术人员还可以根据实际需求，增加其他内容部分的组件。
这里需要说明的是，对于单个微封包传多长数据流，也可以根据实际情况灵活定义，例如，对于未压缩视频数据可以单包传一行或几行的视频数据，以太网数据适合单包传以太网一个物理数据帧数据，音频和控制数据的数据量较小，可以适当缓存后再组包，或者是适当缓存后二者再进行组合组包。
如图2所示，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：包长统计WC；所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度。
为了让传输的数据流更加灵活，本发明中的预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，能够封装自由长度的数据，所以本实施方式中的数据传输格式还包括：包长统计WC，这样子，接收端可以根据微封包中的包长统计WC，得知数据的长度，再将符合长度的数据还原成原数据。封装自由长度的数据能够使得每时每刻都在传输有效数据，总带宽能够被充分利用。
图3是DVI时序示意图，图3中，白色部分为视频周期，灰色部分为控制周期，DVI中规定了各种不同帧率和不同分辨率视频之间的时序，由于DVI严格规定了时序，所以灰色部分的带宽不能被充分利用；另外，例如1080P50的视频与1080P60的视频使用的时序不相同，在传输时不能够既传输1080P50的视频又传1080P60的视频。
图4是本发明的一种示例性的时序示意图，图4中，同样是白色部分为视频周期，灰色部分为控制周期，有图4可以看出，本发明的封装长度是不固定的，可以发送任意长度的数据，这样子带宽能被充分利用；另外，由于时序没有被严格限制固定，还可以传输不同类型的数据，例如可以既传输1080P50的视频又传1080P60的视频。
在一种实施方式中，如图5所示，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID；所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
为了让传输的数据流更加灵活，能够传输各种类型的数据流，本方法的预先定义的微封包数据传输格式中包含了类型ID，不同数据类型用不同的ID标识表示，比如单路未压缩视频数据可以分一个用于标识该单路未压缩视频数据的ID号，以太网数据也可以分一个用于标识以太网数据的ID号。这样子，接收端可以根据微封包中的类型ID将数据还原成对应类型的数据。
在一种实施方式中，对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
这就是前面说的进行组合组包的情形，例如，前面说的音频和控制数据进行组合组包，这时可以用一个标识数据组合的ID号来表示对应的数据。这里的组合组包针对的是不同数据流，而不是不同类型的数据，所以对于同类型的数据，只要来自于不同数据流也属于组合组包，例如，对于多路未压缩视频数据，也可以组合成一个微封包。使用组合微封包的目的是为了提高传输的效率。
得到微封包数据后，编码器单元开始对这些数据进行编码。编码器单元将微封包并整合输出的数据流进行直流平衡编码处理，在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据，即使用不同的编码方式传输微封包数据和微封包数据的间隙标识。在底层协议框架下，第二编码方式能编码的数据量是比较少的，不能如第一编码方式那样，用来编码微封包数据，所以只能够相应地用来编码一些数据量比较少的数据，如辅助信息等。
以用TMDS为例，编码器单元将微封包并整合输出的数据流进行直流平衡编码处理，所述编码过程是在TMDS底层协议框架下，保留视频数据周期编码和控制周期编码方式，将微封包数据流采用视频数据编码方式，合理使用控制周期编码方式，对数据量比较少的数据进行编码，用来提供不同微封包间隙的标识、视频行同步和场同步信息。编码器单元的编码处理是在TMDS底层协议框架下，主要考虑到保留TMDS底层协议框架可以更好的支持市面上已有的TMDS的驱动器与均衡器，可以保留基于TMDS的长线驱动功能。保留TMDS协议规范的视频数据周期编码和控制周期编码方式，可以将微封包数据当成TMDS协议规范下的视频数据周期(video data period)通道进行编码，对视频行同步、场同步，不同微封包间隙的标识当成TMDS协议规范下控制周期(control period)编码。编码过程针对视频数据通道与控制周期通道，视频数据编码与控制周期编码不会同时出现，当传输的是微封包数据时启用信号DE状态，对于给定的输入时钟周期进行视频数据通道编码，对微封包该区域的每个字节数据编码为460个唯一的10bit字符之一，当传输的是微封包间隙的标识信号时进行控制周期编码，该间隙标识的编码只生成4个唯一的10bit字符，链路上其他10bit字符保留，不能由编码器单元生成。其中的直流平衡编码方式可选的为8B/10B编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和双极性非归零编码等。
最后，发送单元将接收经过编码器单元编码后的数据流进行并串转化，并通过TMDS电平发送到电缆中。
在一种实施方式中，如图6所示，还包括：
降频单元，用于对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
源端载波处理单元，用于通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
所述发送单元还用于接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
目前，源端和设备端之间利用三对线(如双绞线)传输并串转化后的TMDS电平，利用一对线传输源端发出的时钟信号，该时钟频率较高，实际上是占用了一条高速传输通道，并且该时钟信号到了设备端之后，也要倍频才能满足数据线按位提取的时钟频率要求。在这种情况下，本发明干脆就用速度较低的第二速度来传输该时钟信息，从而空出一对线来将原用于下行传输时钟对的线反方向传输第一速度上行千兆以太网，在不改变原下行传输带宽的基础上实现了双向千兆以太网的通信。
请参见图7，图7为本发明实施例一提供的TMDS传输的设备端-Sink的示意图。与数据发送装置对应，本发明还提供一种数据接收装置，如图5所示，图5中的虚线框内是数据接收装置，其应用于利用TMDS传输的设备端，其包括：接收单元、解码器单元和解封包单元。
其中，接收单元，用于接收来自电缆通过TMDS电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
解码器单元，用于按照TMDS底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出视频数据周期的数据和控制周期的数据，其中，解出的视频数据周期的数据为用视频数据的编码方式编码的微封包数据，解出的控制周期的数据为用控制周期的编码方式编码的数据；
解封包单元，用于根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
接收单元接收来自电缆通过TMDS电平传输的数据，并进行串并转换，接收单元串并化建立同步是为了对串行数据流确定字符边界，串行流同步后为解码器单元提供10bit周期并行数据。在传微封包时字符包含5个及以下转换，而在微封包间隙控制周期区间的字符包含7个及以上转换，在微封包间隙消隐区传输字符的高转换内容构成字符同步基础，虽然这些字符在串行数据流中不是单独唯一的，但他们足够相似，在该微封包间隙消隐区足以唯一检测它们的存在，进而确定字符边界。
还原出编码后的数据后，解码器单元解码过程中，由于在编码器单元有意识的只保留视频数据周期通道编码与控制周期通道编码，规避其他10bit字符的出现，那同样对待解码的10bit数据流，可以根据信号DE状态，判断是否为视频数据通道即微封包数据，或为控制周期数据，或其他即保留。从而解码出对应的微封包与控制周期标识信号。解出的控制周期包含不同微封包间隙的标识以及视频行同步、场同步信息，解出视频数据周期包含不同数据流的微封包。
解封包单元将解码器单元解码后的微封包进行解封包处理，解出对应的未压缩视频、音频、以太网数据以及控制数据等数据。
在一种实施方式中，所述接收单元还用于接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号，并在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据；
所述的数据接收装置还包括：
倍频单元，用于对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率。
源端到设备端的随路时钟对通过降频后耦合到传输线，设备端拿到第二速度的随路时钟信号倍频后进行后续处理，空出一对原本传输时钟的传输线，该传输线用来反向传输第一速度的上行千兆以太网。另外，还能够进一步降低设备端随路时钟的抖动，可以进一步延长实际传输距离。
本发明提出一种基于差分信号尤其是TMDS电平传输未压缩视频，音频，控制数据及双向以太网的方法，该方法将解决差分信号尤其是TMDS数据流传输难于做到双向高速数据交互问题，提高带宽利用率，提供更灵活的多种数据传输方式。本发明通过在差分信号尤其是TMDS链路下采用微封包数据传输格式，灵活高效进行多种数据流传输，提高了带宽使用率，在差分信号尤其是TMDS数据流中实现了双向以太网传输，为超高清视频及双向以太网长线传输提供了一种低成本和低功耗的传输方法。
本发明还提供一种数据传输系统，包括：源端和设备端；
其中，源端包括前述的数据发送装置；设备端包括前述的数据接收装置；
源端的数据发送装置与设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道。
优选地，三对双绞线作为TMDS底层协议框架下传输TMDS电平的线路，一对双绞线作为TMDS底层协议框架下传输时钟信号的线路。
本传输系统中的电缆为数对双绞线，可选网线CAT5E，CAT6，CAT6A和CAT7A。
本发明还提供一种芯片，该芯片应用于利用TMDS传输的源端，该芯片包括前述的数据发送装置。
本发明还提供另一种芯片，该芯片应用于利用TMDS传输的设备端，该芯片包括前述的数据接收装置。
实施例二
与实施例一相对应，本发明还提供一种数据发送方法，应用于利用差分信号传输的源端，包括：步骤S100、步骤S200和步骤S300。
步骤S100，获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
步骤S200，在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
步骤S300，对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
本方法适用于各种差分传输发方式，如LVDS(Low Voltage DifferentialSignaling)、TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)、HSTL(High-SpeedTransceiver Logic)和SSTL(Stub Series Terminated Logic)等，为了方便描述，下面以TMDS为例做介绍。
如图8所示，应用于利用TMDS传输的源端-Source，包括步骤S110、步骤S120和步骤S130。需要注意的是，步骤S110、步骤S120和步骤S130仅为附图标记，用于清晰解释实施例与附图5的对应关系，不代表对本实施例中各步骤的顺序限定。
步骤S110，获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
步骤S120，在TMDS底层协议框架下，用视频数据周期(video data period)的编码方式对所述微封包数据进行编码，用控制周期(control period)的编码方式提供不同微封包数据的间隙标识、视频行同步信息、视频场同步信息，形成编码后的数据；
步骤S130，对所述编码后的数据进行并串转化，并通过TMDS电平发送到传输电缆。
在一种实施方式中，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID，所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
在一种实施方式中，所述根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据的过程，包括：对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
在一种实施方式中，还包括：步骤S140、步骤S150和步骤S160。
步骤S140，对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
步骤S150，通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
步骤S160，接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
本发明还提供一种数据接收方法，应用于利用差分信号传输的设备端，其中，所述设备端接收如前面所述的数据发送方法发出的信号，包括：步骤S400、步骤S500和步骤S600。
步骤S400，接收来自电缆通过差分信号电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
步骤S500，按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据；
步骤S600，根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
如图9所示，本发明的数据接收方法，应用于利用TMDS传输的设备端-Sink，包括步骤S210、步骤S220和步骤S230。
步骤S210，接收来自电缆通过TMDS电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
步骤S220，按照TMDS底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出视频数据周期的数据和控制周期的数据，其中，解出的视频数据周期的数据为用视频数据的编码方式编码的微封包数据，解出的控制周期的数据为用控制周期的编码方式编码的数据；
步骤S230，根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
在一种实施方式中，还包括：步骤S240、步骤S250和步骤S260。
步骤S240，接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号；
步骤S250，对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率；
步骤S260，在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据。
本发明还提供一种数据传输方法，应用于包括源端和设备端的数据传输系统，其中，源端的数据发送装置与设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，
三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道；
该数据传输方法包括：
源端使用前述的数据发送方法；
设备端使用前述的数据接收方法。
优选地，三对双绞线作为TMDS底层协议框架下传输TMDS电平的线路，一对双绞线作为TMDS底层协议框架下传输时钟信号的线路。
本发明的方法提出一种基于差分信号尤其是TMDS电平传输未压缩视频，音频，控制数据及双向以太网的方法，该方法将解决差分信号尤其是TMDS数据流传输难于做到双向高速数据交互问题，提高带宽利用率，提供更灵活的多种数据传输方式。本发明通过在差分信号尤其是TMDS链路下采用微封包数据传输格式，灵活高效进行多种数据流传输，提高了带宽使用率，在差分信号尤其是TMDS数据流中实现了双向以太网传输，为超高清视频及双向以太网长线传输提供了一种低成本和低功耗的传输方法。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种数据发送装置，其特征在于，应用于利用差分信号传输的源端，所述数据发送装置包括：
整合封包单元，用于获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
编码器单元，用于在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
发送单元，用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
2.根据权利要求1所述的数据发送装置，其特征在于，所述编码器单元正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码方式为视频数据周期的编码方式，所述第二编码方式是控制周期的编码方式；
所述辅助信息包括：不同微封包数据的间隙标识、视频行同步信息和/或视频场同步信息；
所述发送单元用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过TMDS电平发送到传输电缆。
3.根据权利要求2所述的数据发送装置，其特征在于，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID，所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
4.根据权利要求3所述的数据发送装置，其特征在于，所述整合封包单元对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
5.根据权利要求2-4任一项所述的数据发送装置，其特征在于，还包括：
降频单元，用于对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
源端载波处理单元，用于通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
所述发送单元还用于接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
6.一种数据接收装置，其特征在于，应用于利用差分信号传输的设备端，其中，所述设备端接收如权利要求1-5任一项所述的数据发送装置发出的信号，所述数据接收装置包括：
接收单元，用于接收来自电缆通过差分信号电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
解码器单元，用于按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据；
解封包单元，用于根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
7.根据权利要求6所述的数据接收装置，其特征在于，所述解码器单元正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码数据为视频数据周期的数据，所述第二编码数据为控制周期的数据。
8.根据权利要求7所述的数据接收装置，其特征在于，所述接收单元还用于接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号，并在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据；
所述的数据接收装置还包括：
倍频单元，用于对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率。
9.一种数据传输系统，其特征在于，包括：源端和设备端；
其中，所述源端包括权利要求1-5任一项所述的数据发送装置；
所述设备端包括权利要求6-8任一项所述的数据接收装置；
所述源端的数据发送装置与所述设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道。
10.一种数据发送方法，其特征在于，应用于利用差分信号传输的源端，包括：
获取待传输数据，根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据，其中，所述预先定义的微封包数据传输格式中的数据区域的长度是不固定的，所述预先定义的微封包数据传输格式包括：包长统计WC，所述包长统计WC用于标识微封包中数据区域的长度；
在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据；
对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆。
11.根据权利要求10所述的数据发送方法，其特征在于，所述正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码方式为视频数据周期的编码方式，所述第二编码方式是控制周期的编码方式；
所述在正在使用的差分信号的底层协议框架下，用第一编码方式对所述微封包数据进行编码，用第二编码方式对待传输数据的辅助信息进行编码，形成编码后的数据的过程，包括：
所述编码单元用于在TMDS底层协议框架下，用视频数据周期的编码方式对所述微封包数据进行编码，用控制周期的编码方式对不同微封包数据的间隙标识、视频行同步信息、视频场同步信息进行编码，形成编码后的数据；
所述对所述编码后的数据进行并串转化，并通过差分信号电平发送到传输电缆的过程，包括：
所述发送单元用于对所述编码后的数据进行并串转化，并通过TMDS电平发送到传输电缆。
12.根据权利要求11所述的数据发送方法，其特征在于，所述预先定义的微封包数据传输格式还包括：类型ID，所述类型ID用于标识待传输数据的数据类型。
13.根据权利要求12所述的数据发送方法，其特征在于，所述根据预先定义的微封包数据传输格式，针对不同数据流的待传输数据进行微封包，得到微封包数据的过程，包括：
对不同数据流的待传输数据以组合的方式进行微封包。
14.根据权利要求11-13任一项所述的数据发送方法，其特征在于，还包括：
对原始时钟信号进行降频，得到降频的时钟信号；
通过频分复用方式将降频的时钟信号以第二速度耦合在传输线上，其中，所述第二速度不高于TMDS下行高速传输的第一速度；
接收在时钟通道上以第一速度反向传输的数据。
15.一种数据接收方法，其特征在于，应用于利用差分信号传输的设备端，其中，所述设备端接收如权利要求10-14任一项所述的数据发送方法发出的信号，包括：
接收来自电缆通过差分信号电平传输的数据，并进行串并转换，还原出编码后的数据；
按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据；
根据预先定义的微封包数据传输格式，解出微封包数据中对应的数据。
16.根据权利要求15所述的数据接收方法，其特征在于，所述正在使用的差分信号为TMDS信号，所述第一编码数据为视频数据周期的数据，所述第二编码数据为控制周期的数据；
所述按照在正在使用的差分信号的底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出第一编码数据和第二编码数据，其中，解出的第二编码数据为用第一编码方式编码的微封包数据，解出的第二编码数据为用第二编码方式编码的数据的过程，包括：
按照TMDS底层协议框架对编码后的数据进行解码，解出视频数据周期的数据和控制周期的数据，其中，解出的视频数据周期的数据为用视频数据的编码方式编码的微封包数据，解出的控制周期的数据为用控制周期的编码方式编码的数据。
17.根据权利要求16所述的数据接收方法，其特征在于，还包括：
接收通过频分复用方式被耦合在传输线上以第二速度传输的降频的时钟信号；
对接收到的降频的时钟信号进行倍频，生成满足数据线按位提取数据要求的时钟频率；
在时钟通道上以第一速度发送反向传输的数据。
18.一种数据传输方法，其特征在于，应用于包括源端和设备端的数据传输系统，其中，源端的数据发送装置与设备端的数据接收装置之间利用四对双绞线传输数据，其中，三对双绞线作为利用差分信号传输的通道，一对双绞线作为正在使用的差分信号的底层协议框架下传输时钟信号的通道；
该数据传输方法包括：
源端使用权利要求10-14任一项所述的数据发送方法；
设备端使用权利要求15-17任一项所述的数据接收方法。
19.一种芯片，其特征在于，所述芯片应用于利用差分信号传输的源端，所述芯片包括权利要求1-5任一项所述的数据发送装置。
20.一种芯片，其特征在于，所述芯片应用于利用差分信号传输的设备端，所述芯片包括权利要求6-8任一项所述的数据接收装置。
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