CN1602001B - 基于数据包的数据流传输调度装置以及应用该装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种将多媒体信源装置连接到多媒体信宿装置的方法，通过提供一个具有与其连接的发射机单元的信源装置，提供一个具有与其连接的接收机单元的信宿装置，发射机单元根据本地流速率接收信源数据流，通过链路单元来连接发射机单元和接收机单元，形成一个由多个多媒体数据包构成的多媒体数据包流，并且产生一个传输调度程序用于根据发射机单元和接收机单元之间的链路速率来传输多媒体数据包流。

Description

基于数据包的数据流传输调度装置以及应用该装置的方法
发明人：
Osamu Kobayashi
对相关申请的交叉引用
本专利申请根据35U.S.C119(e)要求下列优先权(i)于2003年9月18日申请的Kobayashi的名为“DIGITAL/ANALOG VIDEO INTERCONNECT ANDMETHODS OF USE THEREOF”的美国临时专利申请号60/504060(代理目录号GENSP013P2)，以及(ii)于2004年3月10日申请的Kobayashi的名为“DATASTREAM TRANSPORT SCHEDULING AND DATA STREAM CLOCKRECOVERY APPARATUS AND METHODS OF USE THEREOF”的美国临时专利申请申请号60/552352(代理目录号GENSP127P)，都作为参考全部合并在本申请中。本申请还涉及下列共同待决的美国专利申请，每个申请在此都引作参考：(i)以Kobayashi作为发明人提交的名为“METHOD OF ADAPIIVELY CONNECTING AVIDEO SOURCE AND A VIDEO DISPLAY”的美国专利申请号10/726802(代理目录号GENSP014)；(ii)以Kobayashi作为发明人提交的名为“METHOD ANDAPPARATUS FOR EFFICIENT TRANSMISSION OF MULTIMEDIA DATAPACKETS”的美国专利申请号10/726438(代理目录号GENSP015)；(iii)以Kobayashi作为发明人提交的名为“METHOD OF OPTIMIZING MULTIMEDIAPACKET TRANSMISSION RATE”的美国专利申请号10/726440(代理号为GENSP105)；(iv)以Kobayashi作为发明人提交的名为“USING AN AUXILARYCHANNEL FOR VIDEO MONITOR TRAINING”的美国专利申请号10/727131(代理目录号GENSP104)；(v)以Kobayashi作为发明人提交的名为“TECHNIQUESFOR REDUCING MULTIMEDIA DATA PACKET OVERHEAD”的美国专利申请号10/726350(代理目录号GENSP106)；(vi)以Kobayashi作为发明人提交的名为“PACKET BASED CLOSED LOOP VIDEO DISPLAY INTERFACE WITHPERIODIC STATUS CHECKS”的美国专利申请号10/726362(代理目录号GENSP107)；(vii)以Kobayashi作为发明人提交的名为“MINIMIZING BUFFERREQUIREMENTS IN A DIGITAL VIDEO SYSTEM”的美国专利申请号10/726895(代理目录号GENSP108)；以及(viii)以Kobayashi作为发明人提交的名为“VIDEO INTERFACE ARRANGED TO PROVIDE PIXEL DATAINDEPENDENT OF A LINK CHARACTER CLOCK”的美国专利申请号10/726441(代理目录号GENSP109)；(ix)以Kobayashi作为发明人提交的名为“ENUMERATION METHOD FOR THE LINK CLOCK RATE AND THEPIXEI/AUDIO CLOCK RATE”的美国专利申请号为10/726934(代理目录号GENSP110)；(x)以Kobayashi作为发明人提交的名为“PACKET BASED VIDEODISPLAY INTERFACE AND METHODS OF USE THEREOF”的美国专利申请号10/726794(代理目录号GENSP013)。
技术领域
本发明涉及一种多媒体装置。更具体的，本发明描述了一种数据包流调度装置及其应用方法。
背景技术
光栅扫描视频传输协议，最初是用于基于阴极射线管(CRT)的显示系统，该基于CRT的显示系统必须考虑采用电子枪一次一行地在物理上“画”一个图像的事实。例如，标准清晰度(VGA)视频图像由一个有效区域形成，通常包括480个有效显示行，每行包括640个像素(即640*480分辨率)。但是在有效区域之外，还具有一个不被显示但是包括在视频信号中的消隐区域，因为它代表水平和垂直回扫所需时间量。例如，每帧VGA图像(即一个满帧的图像具有480行，每行640个像素)每行大约需要160个像素时钟用于水平回扫和等于大约45行周期的时间周期用于垂直回扫。这样(假设一个像素对应一个像素时钟)用于传送显示VGR图像所必须的视频数据所要求的视频信号必须是800个像素时钟数量级(640个有效像素时钟+160个消隐像素时钟)。因此，传输效率(被定义为可显示的数据带宽占所有数据流带宽的比)在80％量级(即640/800)。
最近，由于CRT的分辨率为了适应HDTV和其它高端图形应用而有所提高，光栅扫描视频传输协议的效率通过使水平回扫的时间限制在160个像素时钟之内(从而减小相应的消隐时间)，而提高到大约90％。例如，给定一副UVGA图像(即1600×1200)，当水平回扫保持在160个像素时钟时传输效率大约是90％(1600/(1600+160))。尽管光栅扫描视频传输协议效率高(90％量级)并且不需要大的缓冲器，但是它们仍然由于只能显示所提供的数据而缺少灵活性。
除光栅扫描视频传输协议之外，基于数字视频的系统的出现提出了对数字视频传输协议的要求。称为I.E.E.E.1394，或FireWireTM的一个这种数字视频传输协议，是基于同步数据包传输，该同步数据包传输依赖于大的缓冲器(大概60Kb)，从而保证一个统一的比特率并且在多个数据流之间保持同步(例如视频流和与之对应的音频流形式的音轨)。尽管同步数据包的传输协议内在地很灵活(由于它们基于数据包的性质)，但是对于缓冲器的大量要求将会提高成本。
因此，想要的就是一种数据流传输协议，具有光栅扫描传输协议的效率(同时具有传输效率和存储资源的利用效率)以及同步数据包传输协议的灵活性。
发明内容
一种连接多媒体信源装置和多媒体信宿装置的方法，通过提供具有耦合到其上的发射机单元的信源装置，提供具有耦合到其上的一个接收器单元的信宿装置，由发射机单元根据本地流速率接收信源数据流，通过一个链路单元连接发射机单元和接收器单元，形成一个由多个多媒体数据包构成的多媒体数据包流，并产生一个传输调度程序，用于根据发射机单元和接收器单元之间的链路速率来传输多媒体数据包，其中每个多媒体包是基于链路速率和数据流比特率的固定大小。
一种对数据信源和数据信宿之间通过一个数据链路传输多个数据包进行调度的方法，通过从数据包信源向数据包信宿发送数据包属性，对每个从信源发送到信宿的数据流比较其流比特率和数据链路比特率，基于该比较为每个数据流设置一个数据包的大小，其中数据包的大小是固定的，合并至少一个数据包，并且从信源传输合并的数据包到信宿。
在另一种实施例中，用于通过一个在数据信源和数据信宿之间的数据连接，在数据信源和数据信宿之间传输数据包进行调度的计算机程序产品，包括从数据包信源向数据包信宿发送数据包属性的计算机代码，对每个从信源发送到信宿的数据流比较其流比特率和数据链路比特率的计算机代码，基于该比较为每个数据流设置一个数据包的大小的计算机代码，其中数据包的大小是固定的，合并至少一个数据包的计算机代码，和从信源传输合并的数据包到信宿的计算机代码，以及用于存储上述代码的计算机可读媒体。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的交叉平台显示器接口100的概括表示；
图2A-2C说明了根据本发明一些实施例的用于连接视频信源和视频显示单元的一个视频接口系统；
图3示出了根据本发明实施例的典型主链路速率；
图4A示出了根据本发明实施例的主链路数据包；
图4B示出了根据本发明实施例的主链路数据包头；
图5A示出了根据本发明实施例的用于提供子数据包封装和多数据包复用的系统；
图5B示出了图5A所示系统的另一种实施方式；
图6示出了图5所示的数据流的一个复用主链路流的高级框图；
图7示出了根据本发明的另一种数据流的实例；
图8示出了根据本发明实施例的复用数据流的另一实例；
图9A示出了根据本发明实施例的子数据包的代表；
图9B示出了根据本发明实施例的主链路数据包的代表；
图10示出了选择性的刷新图形图像的实例；
图11示出了根据本发明实施例的典型链路训练模式；
图12示出了根据本发明实施例的具有数据流调度装置的代表系统；
图13示出了图12所示数据流的更为详细的部分；
图14说明了根据本发明实施例的第四数据流的添加；
图15示出了根据本发明实施例的一种单独未压缩数据流的简并情形；
图16示出了基于图15所示的简并单独数据流的视频显示器；
图17示出了根据本发明实施例的调度多个数据流的详细过程的流程图；
图18示出了根据本发明实施例的形成链路数据流的详细过程的流程图；
图19示出了根据本发明的一个实施例的系统的逻辑分层；
图20示出了根据本发明的一个实施例的示例的使用8B/10B的指定特征符映射；
图21示出了根据本发明实施例的示例的ManchesterII编码表；
图22示出了根据本发明实施例的代表性的辅助信道的电子子层；
图23示出了根据本发明实施例的代表性的主链路电子子层；
图24示出了根据本发明实施例的代表性的连接器；
图25示出了根据本发明实施例的信源状态图；
图26示出了根据本发明实施例的状态显示器状态图；
图27-31说明了根据本发明的各种基于计算机的执行方式；
图32示出了根据本发明实施例的确定接口的一个操作模式的详细过程的流程图；
图33示出了根据本发明一些方面提供实时视频图象质量检测的详细过程的流程图；
图34A和34B示出了根据本发明实施例的链路设置过程的流程图；
图35示出了根据本发明实施例的执行训练对话的详细过程的流程图；
图36示出了用于执行本发明的计算机系统。
具体实施例
下面将根据附图所示详细介绍本发明的特定实施例。尽管本发明结合特定实施例描述，但应当理解的是本发明并不限于下列实施例。相反，它将覆盖权利要求所定义的本发明的精神和范围之内任何替代，修改和等同实施例。
现在本发明将基于一个视频显示系统来描述，该系统具有视频信源，通过基于数据包的数字接口连接到视频信宿或接收器。连接到信源装置的发射机单元，接收任意数目的打包视频数据流，其中每个数据流具有相关的流属性。根据所描述的视频系统，这样的属性包括视频格式，颜色深度等等。接收机单元通过数据或者主链路而和信源相连接，并且一个关联的辅助链路部分在主链路传输数据包之前，用于从信源传输流属性数据到接收机。使用这种方法，数据包头主要用来识别数据包是和哪个数据流相关联，因此可以仅包含一个流ID、或者其它类似的识别符。这样显著减小了包头开销，为多媒体内容保留了主链路带宽，例如视频和音频数据，从而提供了一个有效的数据包传输机制。为了协调主链路中数据的传输，传输流调度器提供一种灵活有效的系统、方法和装置来调度通过数据链路传输的任意数量的打包数据流，其中也可提供一个辅助信道用于将流属性从信源向信宿发送。
每个数据流都是由许多关联的数据包构成，其中每个数据包的大小由该特定数据流所需链路带宽的相关部分来确定。对于一个特定的数据流i，关联的数据包大小PSi是通过下列关系与最大数据包大小MPS、链路比特率LBR和流比特率SBRi而确定的：
PSi＝MPS*SBRi/(LBRi+1)
用这种方法，每个数据流的数据包的大小通过相关的数据流的带宽和数据链路的带宽相比较而确定。例如，在最大数据包大小是64个链路符号，并且链路比特率LBR是每道2.5Gbps的情况下，表1示出了与所选择的流的比特率相应的数据包大小。
表1
链路比特率(LBR)     流比特率(SBR)    包的大小(PS)
2.5Gbps/lane        1.0Gbps/lane     32链路符号
2.5Gbps/lane        0.3125Gbps/lane  10链路符号
2.5Gbps/lane        0.25Gbps/lane    8链路符号
道间对齐(IIA)                        2链路符号
调度程序时分复用(在发射机)并且解复用(在接收机)多个流的数据包，使其成为相应的链路数据流。在描述的实施例中，发射机读出接收器在例如最大数据链路速率、可用的缓冲器大小和时间基准恢复单元(TBR)的数目等方面的能力。了解了这些，发射机即可确定最有效的传输配置并且确定接下来的数据流能否被接收机所容纳而不需要向接收器发送附加的请求信息。在开始数据流传输之前，发射机将与每个数据流相关的流属性——比如在视频数据的情况下，颜色格式和深度、几何形状以及数据包的大小，通知给接收机。通过发送这些属性信息，数据包头的长度将大大减小，减小到只需要一个流ID即可。使用这种方法，其传输效率相对于传统的、由于其较大的数据包头而需要更多包头的基于数据包的传输协议所提供的效率有了大大提高。
为了提供本发明流调度装置的讨论的基础，下面将描述一个适用于本发明操作执行的代表性的数字视频系统。
因此，图1示出了一个适用于本发明任何一种实施例的基于数据包的数字视频显示接口100的代表性实例。接口100通过物理链路106(也可称为管道)将发射机102连接到接收机104。在所描述的实施例中，多个数据流108-112在发射机接收，需要的话将其中每一个打包为相应数目的数据包114。然后这些数据包形成相应的数据流，其中每个数据流通过相连的虚拟链路116-120而到达接收机104。应当注意的是，每个虚拟链路的链路速率(即数据包传输速率)可针对每个特定的数据流而优化，从而使得每一个传送数据流的物理链路106都有相关的链路速率(其中每个都因其特定数据流而与其它的不同)。数据流110-114可以是任意形式比如视频，图形，音频等等。
典型的，当信源是视频信源时，数据流110-114可包括多种视频信号，它们可是任意数量和种类的公知的格式，比如合成视频，串行数字，并行数字，RGB，或者用户数字视频。假如信源102包括一些形式的模拟视频源比如，模拟电视，静画相机，模拟VCR，DVD播放器，摄像放像机，激光碟片播放器，电视调谐器，机顶盒(具有卫星DSS或者有线信号)等等，则视频信号可以是模拟视频信号。信源102也可包括一个数字图像源，比如数字电视(DTV)，数字静画相机等等。数字视频信号可以是任意数量和种类的公知数字形式，比如SMPTE274M-1995(1920*1080分辨率，逐行或隔行扫描)，SMPTE296M-1997(1280*720分辨率，逐行扫描)，以及标准480逐行扫描视频。
在信源102提供模拟图像信号的情况下，一个模拟-数字转换器(A/D)将一个模拟的电压或电流信号转换成一系列离散的数字编码数字(信号)，从而形成一个适用于数字处理的数字图象数据字。多种A/D转换器中的任意一种A/D转换器都可应用在此。例如，其他的A/D转换器包括例如由Philips，Texas Instrument，AnalogDevice，Brooktree或者其它公司所生产制造的。
例如，如果数据流110是模拟信号，一个模拟数字转换器(未示出)包括在或者连接至发射机102，它将数字化模拟数据，然后这些数据被打包器打包，即将该些数字化的数据流110转换成许多数据包114，其中每个都通过虚拟链路116传输到接收机104。然后接收机104通过将数据包114进行适当的重新组合，组合成它们初始的形式来重建数据流110。应当注意的是，链路速率独立于本地流速率。唯一的要求即是物理链路106的链路带宽比要传输的数据流的带宽总和要高。在描述的实施例中，流入的数据(例如视频数据情况下的像素数据)将基于一个数据映射清晰度而在相应的虚拟链路上打包。使用这种方法，物理链路106(或者任何所形成的虚拟链路)不需要像传统的内部连接比如DVI那样，每个链路特征时钟传输一个像素数据。
使用这种方法，接口100提供一种可伸缩的媒体，用来不仅传输视频和图形数据，而且传输可能需要的音频和其他应用数据。另外，本发明还支持热插事件检测并且能自动将物理链路(或管道)设置到其最优的传输速率。本发明提供一种用于适合多种平台的所有显示器的低管脚数目、纯数字显示器的相互连接。上述平台包括用于显示的主机，膝上/多合一电脑以及HDTV和其他消费电子应用。
在提供视频和图形数据之外，显示定时信息可嵌入到数字流中，提供完美的即时显示安排，从而避免需要比如“自动调节”或类似的功能。本发明接口的基于数据包的性质提供了可伸缩性，用于支持多个数字数据流比如多视频/图形流和音频流用于多媒体应用。另外，可提供一个用于外围设备的通用串行总线(USB)传输和显示控制而不需要另外的布线。
下面将讨论本发明的显示接口的其它实施例。
图2说明了一个基于图1所示的系统100的用于连接视频信源202和视频显示单元204的系统200。在所示的实施例中，视频信源202可包括数字图象(或者数字视频信源)206和模拟图象(或者模拟视频信源)208的之一或二者。在数字图象源206的情况下，一个数字数据流210提供给发射机102，而在模拟视频信源208的情况下，连接一个A/D转换单元212，将模拟数据流213转换成相应的数字数据流214。然后数字数据流214被发射机102按照与数字视频流210同样的方式处理。显示单元204可以是模拟显示器或者数字显示器或者一些情况下既可处理提供给它们的模拟信号，也能处理数字信号。任何情况下，显示单元204包括一个显示器接口216用于将接收机104和显示器218相连，并且在模拟显示器的情况下包括一个D/A转换单元220。在描述的实施例中，视频信源202可具有任意种形式(比如个人桌面计算机，数字或模拟电视，机顶盒等等)，而视频显示单元104可采取视频显示的形式(比如LCD显示器，CRT显示器等等)。
但是，不考虑视频信源或视频信宿的种类，多种数据流在通过物理链路106传输之前被数字化(如果需要)并且打包。其中物理链路包括用于同步数据流的单向主链路222，以及在视频信源202和视频显示器204之间，用于链路设置和其他数据交换(比如多种链路管理信息，通用串行总线(USB)数据等等)的双向辅助信道224。
因此主链路222能够同时传输多个同步数据流(比如多个视频/图形流和多信道音频流)。在描述的实施例中，主链路222包括一些不同的虚拟信道，每个都能以几千兆比特每秒(Gbps)来传输同步数据流(比如未压缩的图形/视频和音频数据)。因此从逻辑角度来看，主链路222是单独的物理管道的形式并且在该单个的物理管道内，能够建立多个虚拟管道。使用这种方法，逻辑数据流不是指定给物理信道，而是每个数据流是在其自身的逻辑导管(即上述的虚拟信道)内传输。
在描述的实施例中，主链路222的速率或者传输速率是可调整而来补偿链路条件的。例如，在一种执行方式中，主链路222的速率可在近似于从最小速率为1.0Gbps到大约2.5Gbps每个信道的范围内以近似于0.4Gbps的增量调整，(如图3所示)。在每信道2.5Gbps时，主链路222可通过一个单独信道支持具有每个像素18比特的颜色深度的SXGA60Hz。应当注意的是信道数量的减小，不仅减小了互相连接的成本，而且减小了功率的消耗，其中功率消耗是一个功率灵敏应用，比如便携式装置等的重要的考虑因素(并且是期望的)。但是，通过将信道数量增加到四个，主链路222可在60Hz支持未经数据压缩的具有24比特每像素的颜色深度的WQSXGA(3200*2048图象分辨率)，或者可在60Hz支持具有18比特每像素的颜色深度的QSXGA(2560*2048)。甚至在每信道1.0Gbps时，只需要两个信道来支持未压缩的HDTV(即1080i或720p)数据流。
在描述的实施例中，选择一个主链路速率，其带宽超过所形成的虚拟链路的带宽的总和。发送到接口的数据以其本地速率到达发射机。如果需要的话，一个位于接收机104中的时间基准恢复单元(TBR)226，利用插入在主链路数据包中的时间戳重新产生流的原始本地速率。但是应当注意的是，对图2B所示的适当配置的数字显示装置232，时间基准恢复并不是必须的，因为显示数据以链路特征时钟速率发送到显示驱动电器，因此，大大减小了所需信道的数量，相应地减小了显示器的复杂程度和成本。例如，图2C示出典型LCD屏232，其以这样的方式配置，使得没有时间基准恢复，因为显示数据主要被导管传送到与行驱动器236共同使用的不同列驱动器234，从而驱动阵列240中所选择的显示单元238。
其余的实施例描述了一种用于链路速率和像素/音频时钟速率的简单计数的方法。已经被研究和了解过，所有现在已有的标准像素/音频时钟频率都是下列主频率的子集：
23.76GHz＝210×33×57×111Hz
这意味着像素(或音频)时钟频率可按照下列用四个参数A，B，C和D表示：
像素时钟频率＝2A*3B×5C×11D
A＝4比特，B＝2比特，C＝3比特，以及D＝1比特。
甚至对于其链路速率(是指使用10比特特征符比如8B/10B特征符的连接的串行链路比特速率/10)不同于像素时钟频率的链路，使用四个参数A’，B’，C’，和D’来定义链路速率仍有优点。该优点就是能够简化从链路时钟重新生成像素/音频时钟。例如，假设链路速率被设置为A’＝6，B’＝3，C’＝7，和D’＝0以及相应的链路速率是135MHz。但是，假设像素时钟速率设为A＝8，B＝3，C＝6和D＝0(＝108MHz)，那么像素时钟能通过链路时钟产生，像素时钟速率等于链路速率*22/51。
再回到那些需要时间基准恢复的系统，时间基准恢复单元226可被实现为一个数字时钟同步器。对于一个未压缩的视频流，存储在数据包头中的时间戳是一个20比特的值，数据包头将在下面详细介绍。对一个给定的流，20比特中的四个比特连续存储在每个包头中(TS3-0，TS7-4，TS11-8，TS15-12，TS19-16)。本地流的频率(Freq_native)按照如下方法从链路特征时钟频率(Freq_link_char)获得：
Freq_native＝Freq_link_char*(TS19-0)/220
发射机102通过对链路特征时钟频率期间的220个周期中的本地流时钟计数来产生时间戳。计数器在链路特征时钟的每220个周期更新值。因为上述两个时钟是彼此不同步的，时间戳的值将随着时间变更1。不同的更新之间，发射机102将同样的时间戳放在给定数据包流的包头中重复发送。时间戳值的突然改变(多于1次计数)将在接收机被解释为流信源的不稳定条件的指示。
应当注意的是，音频流不需要进行时间戳的通信。这种情况下，信源装置通知显示装置音频取样速率和每个取样中的比特数。通过按照如下的方法确定音频速率以及链路特征速率，显示装置更新原始音频流速率。
音频速率＝(音频取样速率)×(#每个取样的比特数)*(#信道)
图4A所示的主链路数据包400包括一个如图4B所示的主链路包头402，由16比特构成，其中比特3-0是流ID(SID)(表示最大的流数目是16)，比特4是时间戳(TS)LSB。当比特4等于1时，这个包头具有最不重要的4比特的时间戳值(只用于未压缩的视频流)。比特5是视频帧顺序比特，作为帧计数器中最不重要的比特，在视频帧的边界在“0”到“1”和“1”到“0”之间跳变(只用于未压缩的视频流)。比特6和7被保留，而比特8到10是一个4比特的CRC(CRC)用于检测前八位中的错误。比特12-15是时间戳/流ID转换位。用于未压缩视频的(TSP/SIDn)是作为20比特的时间戳值中的四比特。
本发明接口的一个优点是具有复用不同数据流的能力，其中每个数据流具有不同的形式并且有一些具有多个子数据包的主链路数据包。例如，图5A表示系统500，用于提供一种根据本发明实施例的子数据包封装和多个数据包的复用。应当注意的是，系统500是图2所示的系统200的一种特定实施例，因此不应当作为本发明的思想和范围的限制。系统500包括一个包括在发射机102中的流信源复用器502，用于将流1互补数据流504和数据流210结合起来形成一个复用数据流506。然后复用数据流506被发送到链路层复用器508，将任意数量数据流结合起来形成一个复用的主链路流510，其由多个数据包512构成，其中数据包中可包括任意数量子数据包514。链路层解复用器516将复用数据流510根据他们的流ID(SID)和相关联的子包头分解成组成数据流，而流接收解复用器518进一步将包括在子数据包中的流1互补数据流分解。
图6表示当三个数据流通过主链路222复用时，作为图5所示的流510的例子的复用主链路流600的高级框图。实例中的三个数据流分别是：UXGA图形(流ID＝1)，1280*720p视频(流ID＝2)，音频(流ID＝3)。主链路包400的小包头使得数据包的开销最小化，因而产生高的链路效率。数据包头能如此之小的原因在于数据包的属性在数据包通过主链路222传输之前，已经通过辅助信道224传输。
通常来说，当主数据包流是未压缩视频时，子数据包封装是一个有效的方案，因为未压缩的视频数据流具有对应于视频消隐期间的数据空闲时期。因此，由未压缩视频流形成的主链路通信在这个时期内将包括一系列零值特殊特征符数据包。通过利用复用多种数据流的能力，当信源流是视频数据流时，本发明的一些实现方式可使用不同的方法来补偿主链路速率和像素数据速率之间的差。例如，图7所示，像素数据速率是0.5Gb/秒，因此像素数据的1比特在每2ns进行传输。在上述例子中，链路速率设置成1.25Gb/秒，因此像素数据的1比特在每0.8ns进行传输。此处发射机102如图8所示在像素数据之间散布特殊特征符。两个特殊特征符配置在像素数据的第一比特P1和像素数据的第二比特P2之间。特殊特征符允许接收器104分辨出像素数据的每个比特。在像素数据的比特之间分布特殊特征符也能产生一个稳定的数据流，允许链路保持同步。在这个例子中，特殊特征符是零特征符。这种方法不需要线路缓冲器，只需要一个小的FIFO，因为链路的速率有足够快。但是要求接收侧有相对更强的逻辑来重建视频信号，接收机需要识别出特殊特征符的开始和结束。
上述散布的一种可选方法是将像素数据中的连续比特替换成特殊特征符，比如零值。例如，P1到P4都可传送到位于发射机104中的链路缓冲器，然后在更多的像素数据可用之前用一个或多个零值填充到缓冲器。这种实现相对于上述的散布方法而言，需要一个相对大的缓冲器空间。在许多这种实现中，用来填充链路缓冲器的时间将超过在线性缓冲器满后用来传输数据的的时间，因为链路速率很高。
如参照图5A来讨论的，本发明接口的优点之一是不仅可以复用多个数据流，还能将任意数量的子数据包封装进一个特定的主链路数据包。图9A示出了一个根据本发明实施例的代表子数据包900。子数据包900包括一个子数据包头902，在所描述的实施例是2字节并且伴随有SPS(子数据包起始)特殊特征符。如果其中封装子数据包900的主链路数据包中除了子数据包900之外还包括一个数据包有效负载，那么子数据包900的结束位置必须由SPE(子数据包结束)特殊特征符来标志。否则，主数据包的结束(在图9B的实例中通过确定COM特征符来指示)将同时标志子数据包902和其被封装在内的主数据包的结束。但是，当其被封装的主数据包没有有效负载时，子数据包就不需要用SPE来结束。图9B示出了在一个根据本发明实施例的主链路数据包中的子数据包格式的实例。应当注意的是包头字段和子数据包有效负载的定义是根据使用子数据包902的特定应用而不同。
使用一个子数据包封装的特定可用的实例是选择性的刷新一个未压缩的如图10所示的图象1000。整个帧1002的属性(水平/垂直总数，图象宽度/高度等等)将通过辅助信道224传输，因为上述属性将与流的有效期保持等长的时间。在选择性的刷新的操作中，只有图象1000的一部分1004在每视频帧进行更新。所更新的矩形的四个X-Y坐标(即部分1004)必须在每帧传输，因为矩形的坐标值每一帧都不同。另一个实例是256色图象数据所需的颜色查找表(CLUT)数据的传输，其中8比特像素数据是256入口CLUT的入口，CLUT的内容必须进行动态更新。
单独的双向辅助信道224提供一个通道用来提供各种支持功能，用于链路设置和支持主链路操作和传送辅助信道应用数据，比如USB通信。例如，使用辅助信道224，显示装置可以将一些事件通知信源装置，比如同步丢失、数据包出错和训练会话的结果(将在下文描述)。例如，如果一个特定的训练会话失败，发射机102根据预先选择或者确定的已失败的训练会话的结果来调整主链路速率。使用这种方法，通过合并一个可调整的高速率的主链路和一个相应的慢而且非常可靠的辅助信道，从而形成一个闭环，允许在各种链路条件下进行可靠的操作。应当注意的是在一些情况下(如图5B所示的实例)，一个逻辑双向辅助信道520可利用主链路222带宽的一部分522建立，来将数据从信源装置202传送到信宿装置204，以及一个单向的返回信道524从信宿装置204返回到信源装置202。在一些应用中，使用逻辑双向辅助信道将比使用图5A所示的半双工双向信道更理想。
在传输实际的数据包流开始前，发射机102通过链路训练会话而建立一个稳定的链路，这在概念上与调制解调器的链路设置是类似的。在链路训练中，主链路发射机102发送一个预先定义的训练模式，从而接收机104可以确定它是否能达到一个固定的比特/特征符锁定。在所描述的实施例中，发射机102和接收机104之间与建立相关的信号交换的训练是在辅助信道上执行的。根据本发明的实施例的一种链路训练模式如图11所示。如图，在训练会话的过程中，状态1代表最小行程长度，而状态2代表最大行程长度即接收机用来优化均衡器的长度。在状态3，只要链路质量已经比较合理，比特锁定和特征符锁定就都达到。典型的，训练时间大约是10ms，其中大概发送107个比特。如果接收机104没有达到固定锁定，它将通过辅助信道224通知发射机102，并且发射机102将减小链路速率并且重复训练会话。
除了提供一个训练会话通道，辅助信道224也可用于传送主链路数据包流的描述符，从而大大减小主链路222数据包传输的开销。更进一步，辅助信道224可配置来传送扩展显示识别数据(EDID)信号来代替所有显示器上的显示数据信道(DDC)(EDID是一个VESA标准数据形式，包括关于显示器和它的性能的基本数据，包括出售者信息，最大图象尺寸，颜色特征，工厂预置定时，频率范围限制，以及显示器名称的特征字符串和序列号。上述信息存储在显示器中，并且用于通过位于显示器和PC图形适配器之间的DDC与系统进行通信。系统使用这些信息用来配置，使得显示器和系统能一起运作)。在一个扩展协议模式中，辅助信道可用于传输支持附加的数据种类所需的不同步和同步数据包来，比如键盘，鼠标和话筒。
图12示出了根据本发明实施例的具有数据流调度装置1202的系统1200。应当注意的是系统1200是基于图5A和5B描述的系统500的，因此只能认为是本发明的一种实施例。因此，流调度装置1202被安装在或者连接到视频信源202，并且，顺序连接到复用器1204和数据缓冲器1206，该缓冲器适于仅存储用于在称为调度程序周期时间运行的Tsched期间用于传输一个链路数据流1208的输入数据流部分(S1，S2和S3)。在所描述的实施例中，数据缓冲器1206典型的是数十字节大小，最好小于60K字节，用于同步视频传输协议，比如FireWireTM。使用这种方法，链路效率(基于被可用连接带宽划分的数据流负载带宽总和的比较)大约是90％或更大。
在所描述的实施例中，连接数据流1208通过调度程序1202使用时分复用来从每个数据流S1，S2，和S3中分别结合尺寸数据包P1，P2和P3(其中数据包的大小反映了相应带宽，因为每个数据流和连接带宽相关)。如上所述，每个数据包的大小是特定数据流比特速率(SBR)和链路比特速率(LBR)的函数。特别的，特定数据流比特速率越大，表1所示的特定数据包的大小就越大。例如，如果链路比特速率LBR大约是2.5Gbps以及最大数据包大小是大约80链路符号(其中一个链路符号被定义为每个链路时钟一个的数据单元并通常是4ns)，并且按照表1的假设，(即SBR1是1.0Gbps，SBR2是0.3125Gbps，以及SBR3是0.25Gbps)，那么与数据流S1相关联的数据包P1是32个链路符号，而与数据流S2和S3相关联的数据包P2和P3相应的分别是10个和8个链路符号。应当注意的是在每个调度程序周期时间Tsched的开始，调度程序1202插入一个道内调整数据包(ILA)用于提供接收机204的散布工具，该数据包大约是2个链路符号的大小。因此在这个例子中，调度程序周期时间Tsched大约是(32+10+8+2)52个链路符号(每个链路符号代表大约4ns时可转化成大约208ns)。
还应当注意的是每个数据包P具有一个相关的数据符D和填充符N的有效数据比，与流比特速率(SBR)和链路比特速率(LBR)相关：
SBR/LBR＝D/(D+N)
因此在那些数据流被添加(或删除)而导致调度程序周期时间Tsched的增加(或减小)的情况下，数据包大小P通过改变与数据符D数量相关的填充符N的数量来保持恒定。因为数据流的特定数据包大小可以保持恒定，由于数据流的添加(或删除)调度程序周期时间Tsched增加(或减小)，那么将填充符N的数量增加(或减小)来补偿Tsched的变化。在“简并(degenerate)”的情况下，只有一个单独数据流，那么就没有填充符N。
图13示出了根据本发明的数据流1210的更详细的部分1300。特殊的，图13表示使用表1所示的值的数据流1208的数据符D和填充符N的分布。还应当注意的是动态添加或删除特定数据流，并不会对其他的数据流产生影响。因此，图14说明了添加了一个具有流比特速率为0.625Gbps的第四数据流S4，对应的数据包大小P4是20个链路符号，导致Tsched从52个链路符号变成72个链路符号(一个链路符号等于4ns，对应于288ns)。但是，为了保持特定数据包大小P1，P2，和P13的恒定，每个数据包的填充符N都要增加。相反的，当一个数据流被删除的情况下(比如S3)，调度程序周期时间Tsched将被相应的减小，而通过增加和填充符N相关的数据符D的数量来补偿。在“简并”的情况下，所有的数据流中之一被删除，那么其它的数据包就没有填充符N并且不需要缓冲器来模拟上述的光栅扫描传输协议。
而且，在“简并”连接的情况下，当数据流1208是一个单独的未压缩的视频流(如图15所示)，ILA数据包位于S1的空闲期间(水平消隐区域)，并且有效显示区域由数据符D和填充符N的混合来表示(如图16)。
还应当注意的是数据符D的相关数量提供一个嵌入时间戳，因为通过对和不与特定数据流相关的数据符相关的特定数据流的数据符D计数来提供流时钟用于特定数据流。例如，在图13所示的情况下，为了恢复特定数据流的流时钟Fstream_clk，可以通过简单的将流数据符的数量(M)与填充符和流数据符的总数(P)进行比较来确定。更特别的，流时钟Fstream_clk由下式确定：
Fstream_clk＝(M/P)*Flink_clk
其中M和P可通过接收器204测定。
图17示出了根据本发明实施例的调度多个数据流的详细过程1700的流程图。该处理1700通过发射机将属性数据发送到接收机从步骤1702开始。在描述的实施例中，属性信息通过连接发射机和接收机的辅助信道来发送。然后，在步骤1704，接收机分配充足的资源(如果可用)来接收和处理输入的数据流。在发射机接收数据流的步骤1706之后，流传输调度程序在步骤1708形成一个链路数据流，而在1710连接数据流通过主链路从发射机发送到接收机。然后在步骤1712，在那些情况下，一个附加数据流被添加到接收机上，并且在步骤1714接收机能够接收并处理被添加的数据流，在步骤1716新的数据流被透明的添加，使得先前传输的数据流的数据包大小保持恒定。
图18示出了根据本发明的实施例形成链路数据流的详细过程1800的流程图。应当注意的是过程1800是形成过程1700中的操作1708的一个特殊的执行方式。因此，在1802传输调度程序确定发射机到接收器链路的主链路的连接比特速率以及在1804确定每个将传输数据流的流比特速率。然后，在1806，根据流比特速率，链路比特速率和预定的最大数据包大小来确定数据包的大小。然后在步骤1808，每个数据流的数据包都形成，每个包括一定数量的数据符和填充符。一旦数据包形成并且在一个单独的传输调度程序周期时间内，在1810传输调度程序(使用时分复用)从每个将发送到接收器的数据流中结合一些数据包，并且在1812添加一个道间分布数据包到结合的数据包。在1814中，传输调度程序通知发射机传送结合的数据包到接收机，并且重复步骤1808到1814直到在步骤1816确定传输已经终止。
图19说明了根据本发明实施例的系统200的逻辑层1900。应当注意的是具体的执行方式将根据不同的应用而改变，通常来说，信源(比如视频信源202)由一个包括发射机硬件的信源物理层1902，一个包括复用硬件和状态机器(或固件)的信源链路层1904，以及一个比如音频/视频/图形硬件和相关软件的数据流信源1906构成。类似的，显示装置包括一个物理层1908(包括各种接收机硬件)，一个包括解复用硬件和状态机器(或固件)的接收链路层1910，以及包括显示/计时控制硬件和可选固件的流接收器1912。一个信源应用程序层1914定义信源和链路层1904相互通信的格式，一个接收器应用程序层1916定义接收器1912和接收器链路层1910相互通信的形式。
下面将详细介绍各层。
信源装置物理层
在所描述的实施例中，信源装置物理层1902包括一个电气子层1902-1和一个逻辑子层1902-2。电气子层1902-1包括所有的接口初始化操作电路，比如热插/拔检测电路，驱动器/接收机/终端电阻，并行到串行/串行到并行转换器，以及扩频电容PLL。逻辑子层1902-2包括下列电路，用于打包或/分解包，数据加扰/解扰，链路训练的模式产生，时间基准恢复电路，以及数据编码/解码比如8B/10B(在ANSI X3.230-1994，条款11中提及)用于为主链路222和辅助信道224的ManchesterII(如图21)提供256连接数据特征符和12控制特征符(图13表示一实例)。
应当注意的是8B/10B编码算法在下列资料中描述，比如美国专利号为4486739，已经结合在本申请资料中。本领域技术人员已知，8B/10B编码是块编码，即将8比特的数据块编码成10比特的码字用于串行传输。另外，8B/10B传输编码将在一个最大行程长度为5，将一字节宽的具有随机数1s和0s的数据流转换成具有1s和0s的DC平衡流。上述代码提供足够的信号转换来使得接收机进行可靠的时钟恢复，比如无线电发收机110。更多的，DC平衡数据流被证明更有利于光纤和电磁导线连接的传输。串行流中的1s和0s的平均数将被保持等于或者接近平均水平。8B/10B传输编码限制数字1s和0s的不一致在6和4个比特块的边界在-2，0，或者2。编码方案也能执行其他的编码用于发送信号，称为指令编码。
应当注意的是为了避免由于未压缩显示数据所呈现的重复比特模式(因而减小EMI)，通过主链路222传输的数据应当在进行8B/10B编码前首先经过加扰。所有的数据，除了训练数据包和特殊特征符，都将被加扰。加扰功能由线性反馈移位寄存器(LFSR)来完成。当进行数据加密时，LFSR的初始值将根据加密密钥的设置确定。如果是不经加密的加扰，那么该初始值是固定的。
由于数据流属性是通过辅助信道224进行传输，主链路数据包头只是作为流识别号，因此大大减小了开销并且将链路带宽最大化。还应当注意的是主链路222和辅助信道224都没有单独的时钟信号线。使用这种方法，接收机在主链路222和辅助信道224上对数据取样并且从输入的数据流中提取时钟。接收机电气子层中任意锁相环(PLL)的快速相位锁定电路是非常重要的，因为辅助信道224是半双工双向的并且其通信方向改变的很快，因此在辅助信道接收机状态的PLL在16个数据周期内锁定，要归功于ManchesterII(MII)编码的频率和均衡信号传输。
在链路设置时刻，主链路222的数据速率是通过辅助信道224进行信号交换而协商的。在处理过程中，已知的一系列训练数据包将通过主链路222以最高的链路速度发送。成功或失败将通过辅助信道224反馈给发射机102。如果训练失败了，主链路的速率便减慢，并且重复训练直到成功为止。使用这种方法，信源物理层1902对于电缆问题有更好的耐久性，并且因此更适用于外部主机到显示器的应用。但是不象传统的显示接口，主信道链路数据速率是从像素时钟速率分解而来的。将链路数据速率设置成链路带宽超过传输流的总和带宽。
信源装置链路层
信源链路层1904进行链路的初始化和管理。例如，通过接收一个由显示器通电而产生的热插检测事件或者显示器电缆到信源物理层1902的连接，信源装置链路层1904通过在辅助信道224的内部交换估计接收机的性能，从而确定由训练会话确定的最大主链路速率、接收机中的时间基准恢复单元的数量、两端的可用缓冲器的大小、可用的USB扩展，然后通知流信源1906一个相关的热插事件。另外，基于来自流信源1906的请求，信源链路层1904读出显示器的性能(EDID或者等效的)。在常规操作中，信源链路层1904通过辅助信道224将流的属性发送到接收机104，通知流信源1904主链路222是否有足够的资源来处理请求的数据流，通知流信源1904一些链路失败事件比如同步丢失和缓冲器溢出，并且将流信源1904所提交的MCC指令通过辅助信道224发送到接收机。所有信源链路层1904和流信源/信宿之间的通信都使用应用程序概况层1914所定义的格式。
应用简档层(信源和信宿)
通常，应用程序简档层定义流信源(或信宿)和相关的链路层接口的形式。由应用程序简档层定义的形式将划分成下列种类，应用独立格式(链路状态查询的链路消息)和应用相关格式(主链路数据映射，接收器的时间基准恢复等式，以及如果可用，信宿容量/流属性消息的子数据包式)。应用程序简档层支持下列颜色格式，24比特RGB，16比特RG2565，18比特RGB，30比特RGB，256色RGB(基于CLUT)，16比特，CRCr422，20比特YCbCr422，和24比特YCbCr444。
例如，显示装置应用程序简档层(APL)1914实际上是一个应用程序接口(API)描述用于流信源/信宿通过主链路222的通信格式，其中包括从接口100数据发送或者接收的Express形式。因为APL1914的一些方面(比如电源管理指令格式)是基线监视功能，它们对于接口100的所有应用是通用的。而其它不是基线监视功能的——比如数据映射格式和流属性格式，对于一个应用或一种将传输的同步流是唯一的。不考虑应用，流信源1904向信源链路层1914询问来确认在任何数据包流在主链路222上传输之前，主链路222是否能掌握即将收到的数据流。
当它确定主链路222能够支持即将到达的数据包流，流信源1906将流属性发送到流链路层1914，然后通过辅助信道224传输到接收机。这些属性是被接收器使用来识别一个特定流的数据包，从流中恢复原始数据，并且将它转换成流本来的数据速率的格式。数据流的属性信息根据应用而定。
在那些所需的带宽在主链路222上不可用的情况下，流信源1914可执行校正的操作，例如减小图象刷新速率或者颜色深度。
显示装置物理层
显示装置物理层1916将显示装置链路层1910和显示装置APL1916从用于链路数据传输/接收的信号技术分离开来。主链路222和辅助信道224都具有他们自己的物理层，其中每个都由包括连接器规范的一个逻辑子层和一个电气子层构成。例如，半双工双向辅助信道224在其链路的两端具有一个发射机和一个接收机，如图22所示。一个逻辑子层1908-1提供一个具有链路特征符的辅助链路发射机2902，然后特征符被串行化并且传输到相应的辅助链路接收机2904。然后接收机2904从辅助链路224接收串行化的链路特征符，并且在链路特征时钟对其去串行。应当注意的是，信源逻辑子层的主要功能包括信号编码，打包，数据加扰(为减小EMI)，以及发射机端口的训练模式产生。而在接收机端口，接收机逻辑子层的主要功能包括信号解码，解包，数据解扰以及时间基准恢复。
辅助信道
辅助信道逻辑子层的主要功能包括数据编码和解码，数据的成帧/解帧并且辅助信道的协议有两种选择：独立协议(仅限于点到点拓扑结构的链路设置/管理功能)是一种轻量级的协议，能够通过链层状态机器或者固化软件来管理；以及扩展协议，支持其他的数据种类比如USB通信和拓扑结构比如链接装置。应当注意的是，尽管在两种协议的数据成帧不同，但是不考虑所使用的协议，数据的编码和解码方案是相同的。
仍然参照图29，辅助信道电气子层包括发射机2902和接收机2904。逻辑子层提供给发射机2902链路特征符，将其串行化并传输出去。接收机2904从链路层接收串行化的链路特征符，并且依次将其在链路特征时钟解序列。辅助信道224的正极和负极信号如图所示在链路的每个端50ohm的终端电阻处导入地。在所描述的实现中，驱动电流是可根据链路条件改写的，能从大约8mA变化至24mA，形成的电压差pp范围大约是400mV到大约1.2mV。在电子空闲模式中，正极还是负极信号都不被驱动。当从电子空闲状态开始传输时，SYNC模式必须传输并且要重新建立链路。在所描述的实施例中，SYNC模式包括在ManchesterII编码时在28倍辅助信道的差分对在时钟速率和接下来四个1秒内跳变。信源装置中的辅助信道控制器通过事先驱动或检测辅助信道224的正极和负极信号，来检测热插和热拔事件。
主链路
在所描述的实施例中，主链路222支持离散可变的链路速率，该速率是本地晶体频率(如图3代表性的将链路速率设置为与本地晶体频率24MHz一致)。如图16所示，主链路222(单向信道)在信源装置仅具有一个发射机1602，以及在显示装置仅具有一个接收机1604。
如图，电缆2304是包括双绞线的形式，红(R)，绿(G)，和蓝(B)视频信号的其中之一在一个典型的基于RGB颜色的视频系统(比如基于PAL的TV系统)中提供。本领域技术人员已知，双绞线是一种电缆，将两根独立绝缘的电线缠绕在一起。一根电线运送信号，而另一根电线被聚集起来并且吸收信号干扰。应当注意的是在一些其他系统中，信号也可以是用于NTSC视频TV系统的基于合成的信号(Pb，Pr，Y)。在电缆中，每对双绞线都是独立屏蔽的。提供两个管脚，用于12V电源和地。每个不同对的特征差异是100ohm+/-20％。整个电缆也是屏蔽的。外屏蔽层和独立的屏蔽层在两端缩短到连接器外壳。连接器外壳缩短安装在信源装置中的地。一个如图24所示的连接器2400具有排成一列的13个管脚，以及一个输出管脚对于信源装置端和显示装置端的连接器是相同的。信源装置提供电源。
主链路222在其两端终止，并且因为主链路222是AC连接的，终止电压可以是0V(地)和3.6V之间的任意值。在所描述的执行方式中，驱动电流是可根据链路条件改写的，能从大约8mA变化至24mA，形成的电压差pp大约是400mV到大约1.2mV。最小电压摆动值是利用训练模式为每个连接选择的。为电源管理模式提供一个电子空闲状态。在电子空闲状态，正极和负极信号都不被驱动。当从电子空白状态开始传输时，发射机必须指示一个会话建立来重新与接收机建立连接。
状态图
下面本发明将根据图25和26所示的状态图来描述。相应的，下面将讨论图25所示的信源状态图。在关的状态2502，系统是关闭的因此信源也不工作。如果信源开始启动，系统就转换到等待状态2504用于电源节省和接收机检测。为了检测接收机是否存在(比如热插/拔)，辅助信道具有定期脉冲(比如每10mslus)并且在驱动时在终端电阻处测量电压落差。如果根据所测量的电压落差确定接收机存在，系统将转换到检测接收机状态2506，说明已经检测到接收器，即检测到了热插事件。但是，如果没有检测到接收机，那么接收机检测将持续直到检测到接收器或者超过检测时间。应当注意的是在一些情况下，信源装置可能选择到“关”状态，其中将不进行更进一步的显示检测。
如果在状态2506一个显示器热拔事件被检测到了，那么系统将回到等待状态2504。否则信源将用一个正极和负极信号驱动辅助信道来使接收机运作并且如果有的话，就检测接收器接下来的响应。如果没有接收到响应，那么接收器没有开始运作并且信源保持在状态2506。但是如果从显示器接受了一个信号，那么显示器已经开始运作并且信源准备读出接收器连接的性能(比如最大链路速率，缓冲器大小以及时间基准恢复单元)并且系统转换到一个主链路初始化状态2508，准备开始一个训练开始通知阶段。
在这个时候，通过在主链路以设置链路速率发送训练模式并且检测一个相关的训练状态来开始训练会话。接收机为三个阶段的每一个都指定一个通过/失败比特，发射机将只根据检测通过的装置检测到了通过才进行到下一个阶段，主链路准备于链路速率。在这个时候，接口转换到一个常规操作状态2210，否则，链路速率将减小并且训练会话将重复。在常规操作状态2510，信源将持续的定期监视一个链路状态索引，当失败时，检测到一个热拔事件并且系统转换到一个等待状态2504来等待一个热插事件的检测。但是，如果检测到了同步丢失，那么系统转换到状态2508来进行主链路再次初始化事件。
图26示出了下述的显示状态框2600。在状态2602，没有检测到电压，显示器进入关状态。在等待模式状态2604，主链路接收机和辅助信道从动装置都在电子空闲状态，辅助信道从动端口的终端电阻器的电压差被监视为了一个预先确定的电压值。如果检测到了电压值，那么辅助信道从动端口被打开，指示一个热插事件并且系统进入显示状态2606。否则，显示器保持在等待状态2604。在状态2606(主链路初始化阶段)如果检测到了显示器，那么辅助从动端口将全部打开，并且发射机响应与接收机连接性能读出指令，显示器状态转换到2608，否则如果在辅助信道上一个预定时期内没有活动，那么辅助信道从动端口将进入等待状态2604。
在一个训练开始通知阶段，显示器通过利用训练模式调整均衡器，更新每个阶段的结果来响应于会话初始化。如果建立失败，那么将等待下一个训练会话，如果建立成功，那么将进入正常操作状态2610。如果在辅助信道或主链路(用于建立)一个预定时期内(例如10ms)没有活动，那么将辅助信道从属接收器口设置等待状态2604。
图27-31示出了交叉平面显示接口的特定执行方式。
图27示出了一个根据本发明的PC母板2000，具有包括发射机2704的板上图形机构2002。应当注意的是发射机2704是图1所示的发射机102的一个特定例子。在所描述的实施例中，发射机2704连接到一个安装在母板2000上的连接器2704(沿连接器2400的沿线)，母板通过连接显示装置2710的双绞线顺序连接到显示装置2708。
本领域已经公知，PCI Express(由CA，Santa Clare的Intel公司开发)是一个高带宽，低管脚数量，串行化的内部连接技术，和现有PCI的下结构保持软件兼容性。在这个配置中，PCIExpress端口能增加来变得适应交叉平台接口的要求，其中该接口能直接驱动一个显示装置或者利用如图所示的安装在母板上的连接器。
在将连接器安装到母板上是不现实的情况下，信号可以被导通过PCIExprss母板的SDVO槽并且回到如图28使用一个无源卡连接器的PC的背面。就像具有添加卡的电流产生情况下，一个添加图象卡可以代替图30所示的板上图形机构。
在应用在笔记本的情况下，母板图形机构上的发射机将通过内部电缆驱动，一个集成的接收机/TCON可以直接驱动面板。对于一种最有效的执行方式，接收机/TCON被安装在面板上，因此如图31所示将内部连接电缆的数量减小到8或10。
所有以上的例子假设的是集成的发射机。但是，通过AGP或者SDVO槽相应的将一个独立的发射机集成到PCI和PCIExpress环境中，也是相当可行的。一个单独的发射机可以输出流而不需要任何图形硬件或者软件方面的改变。
流程实施例
下面将根据一些流程图来描述本发明的方法，其中每个都描述一个实现本发明的特定处理过程。特别的，图32-36描述了许多单独应用或者联合应用而描述本发明一些方面的互相联系的处理。
图32示出了一个流程图，详细说明根据本发明实施例的确定接口100的操作模式的过程3200。在处理过程中，如果视频信源和显示装置都是数字的话，那么操作模式将只被设置为数字模式。否则，操作模式将被设置为模拟模式。应当注意的是本文中所述的“模拟模式”可同时包括传统的VGA模式，以及具有不同嵌入分布信号和双向边带的不同模拟视频的增强模拟模式。下面将介绍这个增强模拟模式。
在步骤3202，视频信源将询问来确定视频信源是否支持模拟或是数字数据。如果视频信源只支持模拟数据，那么连接装置100的操作模式将被设置成模拟(步骤3208)，然后处理过程结束(步骤3202)。
如果视频信源可以输出数字数据，那么处理过程持续到步骤3206。然后显示装置将询问来确定显示装置是否被指定来接收数字数据。如果显示装置只支持模拟数据，那么连接装置的操作模式将被设置成模拟(步骤3208)，然后处理过程结束(步骤3212)。否则，连接装置的操作模式将被设置成数字(步骤3210)。例如，一个位于连接装置中的处理器可以控制转换来将模式设置成数字。通常来说，连接装置只有当视频信源和视频接收器同时操作于相应的数字模式时，才按照完全的数字模式来操作。
图33示出了一个流程图，详细说明了根据本发明一些方面的提供实时视频图象质量检测的过程3300。在这个例子中，步骤3300的所有确定过程都是由一个连接到显示接口的处理器来完成。
在步骤3300，从视频信源接收一个视频信号。然后，由视频信源提供与接收的视频信号相关的信号质量测试模式(步骤3302)。在步骤3304，根据质量测试模式，作出误码率的确定。然后，判断该误码率是否大于一个阈值(步骤3306)。如果误码率没有大于阈值，那么将确定是否有更多的视频帧(步骤3314)。如果确定没有更多的视频帧，那么处理回到步骤3300。否则，处理结束。
但是，如果在步骤3306确定比特错误速率大于阈值，那么将确定(步骤3308)比特速率是否大于一个最小比特速率。如果比特速率大于一个最小比持速率，那么将降低比特速率(步骤3310)并且处理回到步骤3306。如果比特速率不大于最小比特速率，那么模式转换到模拟模式(步骤3312)并且处理结束。
图34示出了一个根据本发明实施例的链路设置处理过程3400的流程图。处理3400在接收一个热插检测事件通知的步骤3402开始。在3404通过相关辅助信道来确定一个最大数据速率，一个包括在接收机中的一定数量的时间基准恢复单元，以及可用的缓冲器大小的方式，来作出主链路询问。然后，在3406，通过训练会话的方式确定最大链路数据速率，以及在3408，数据流信源被通知热插事件。在3410，通过辅助信道来确定显示器的性能(例如使用EDID)，并且显示器在3412响应于询问，然后，在3414形成了主链路训练会话的合作。
然后在3416，流信源通过辅助信道将流属性发送到接收器3418，然后在3420流信源通知该主链路是否能够支持所要求的数据流的数量。在3422，不同的数据包通过添加相关的数据包头而形成，并且在3424复用一定数量的信源流被调度。在3426，确定链路状态是否良好。当连接状态不成功，那么信源将被通知一个连接失败事件3428，否则，在3430链路数据流将根据不同的数据包头重组为原来的流。在3432，重组的数据流传递到显示装置。
图35示出了一个详细描述根据本发明实施例的执行训练会话的过程3500的流程图。应当注意的是所述的训练会话的过程3500是图32所示的操作3206的一种执行方式。训练会话通过在3502通过主链路按照设置链路速率向接收器发送训练模式而开始。一个根据本发明实施例的典型的链路训练模式如图11所示。如图所示，在训练会话过程中，阶段1代表最短的行程长度而阶段2代表最长的。接收机利用这两个阶段来优化均衡器。在阶段3，只要链路质量合理，那么比特锁定和特征锁定都已经达到。在3504，接收机检查一个相关的建立状态，并且基于这个训练状态检查结果，接收器在3506为三个阶段的每个和发射机指定一个通过/失败比特。在每个阶段，接收器将只在检测到通过时的下一个阶段，在3510，如果接收器没有检测到通过，那么接收机将减小链路速率并且重复训练会话。主链路在3512当检测到通过时准备在链路速率。
图36说明了一个用于执行本发明的计算机系统3600。计算机系统3600只是执行本发明的图形系统的一个例子。计算机系统包括中央处理单元(CPU)3610，随机访问存储器(RAM)3620，只读存储器(ROM)3625，一个或多个外围设备3630，图形控制器3660，主存储装置3640和3650，以及数字显示单元3670。对于本领域技术人员是已知的，ROM能向CPU3610单向的传送数据和指令，而RAM可典型的用于双向的传送数据和指令。CPU3610包括一些处理器。两个主存储装置3640和3650都包括任何适当的计算机可读媒体。一个第二存储媒体880，典型的是一个块存储器，也能双向连接到CPU3610并且提供额外的数据存储容量。块存储器880是计算机可读媒体可以用于存储程序，包括计算机代码，数据或类似的。典型的，块存储器880是一个比如硬盘或者磁带的，通常比主存储装置3640，3650要慢的存储媒体。块存储装置880可以是磁带或纸带读取器的形式或者其他公知的装置。应当理解的是块存储装置880中的信息，在合适的情况下，可能被按照标准形式被结合为RAM3620的一部分，作为虚拟内存。
CPU3610也可连接到一个或多个输入/输出装置890，可包括但是不限于，比如下列装置，视频监视器，轨迹球，鼠标，键盘，话筒，触摸屏，传感卡读取器，磁带或纸带读取器，写字板，指示笔，声音或手写识别器，或者其他公知的输入装置，比如当然的，其他的计算机。最后，CPU3610可选择的连接到一个计算机或电信网络，例如因特网或者内联网，使用通常在3695示出的网络连接。使用这样的网络连接，CPU3610便可考虑从因特网接收信息，或者在执行上述操作方法步骤的过程中向网络输出信息。这样的信息，通常被CPU3610使用来作为一系列指令来执行，可从网络接收或者向其发送，例如以计算机数据信号并体现为负载波的形式。上述的装置和材料对于熟悉计算机硬件和软件技术的人来说是很熟悉的。
图形控制器3660产生模拟图象数据和一个相应的参考信号，并且将两个信号提供给数字显示单元3670。模拟图象数据能够通过例如，基于从CPU3610或外部编码器(未示出)接收的像素数据来产生。在一种实施例中，模拟图像数据是以RGB形式，并且参考信号包括VSYNC和HSYNC信号，对于本领域人员是熟知的。但是，应当理解的是，本发明能通过模拟图象，数据和参考信号的其他形式来执行。例如，模拟图象信号可包括视频信号数据，也具有相应的时间参考信号。
尽管只描述了本发明的少数几种实施例，应当理解的是本发明也能在不脱离本发明的精神和范围的情况下以其他的特定形式来实施。所述的实例只是举例说明，并不是严格限制，并且本发明并不限于在此所给出的细节，但是能在后附的权利要求书的范围以及等价的范围内做任何修改。
尽管本发明已经根据一些优选实施例来描述，其他一些改进，改变和等同方式也落在本发明的范围内。应当注意的是有许多能同时执行本发明的操作和装置的等同方式。因此本发明的解释说明旨在包括所有的改进，改变和等同实施例，它们都落在本发明的真实精神和范围内。

Claims (11)

1.一种基于数据包的显示器接口，用于将多媒体信源装置和多媒体信宿装置连接起来，包括：
一个连接到信源装置的发射机单元，用于按照一个本地流速率接收信源包数据流；
一个连接到信宿装置的接收机单元；
一个连接发射机单元和接收机单元的链路单元，用于按照独立于发射机单元和接收机单元之间本地流速率的链路速率，来传输多媒体数据包流，该多媒体数据包流由多个基于信源数据包流的多媒体数据包形成；以及
一个连接到链路单元的数据包调度装置单元，用于调度数据包，通过链路单元传输数据流中所选择的数据包，其中每个数据流的数据包的大小是一个相关的固定大小，其取决于数据流比特速率和链路比特速率的比率。
2.如权利要求1所述的显示器接口，其中链路单元进一步包括：
一个单向主链路，用于将多媒体数据包从发射机单元传送到接收机单元；以及
一个双向辅助信道，用于从发射机单元向接收机单元以及相反的方向传输信息。
3.如权利要求2所述的显示器接口，其中的双向辅助信道由一个用于将信息从信宿装置传送到信源装置的单向的返回信道，以及一个作为主信道的一部分用于在返回信道传送信息的同时、将信息从信源装置传送到信宿装置的单向的前向信道形成。
4.如权利要求2所述的显示器接口，其中的主链路进一步包括：
多个虚拟链路，每个都关联于多媒体数据包流中特定的一个，其中每个虚拟链路具有一个相关的虚拟链路带宽和一个虚拟链路速率。
5.如权利要求4所述的显示器接口，其中主链路的带宽至少等于虚拟链路带宽的总和。
6.一种连接多媒体信源装置和多媒体信宿装置的方法，包括下列步骤：
提供一个具有连接到其上的发射机单元的信源装置；
提供一个具有连接到其上的接收机单元的信宿装置；
按照一个本地流速率通过发射机单元接收信源数据流；
通过一个链路单元来连接发射机单元和接收机单元；
按照独立于发射机单元和接收机单元之间本地数据流速率的链路速率，来传输多媒体数据包流，该多媒体数据包流由多个基于信源数据包流的多媒体数据包形成；以及
调度数据包，通过链路单元传输数据流中所选择的数据包，其中每个数据流的数据包的大小是一个相关的固定大小，其取决于数据流比特速率和链路比特速率的比率。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
提供一个单向主链路，用于将多媒体数据包从发射机单元传送到接收机单元；以及
提供一个双向辅助信道，用于从发射机单元向接收机单元以及相反的方向传输信息。
8.如权利要求7所述的方法，其中的双向辅助信道由一个用于将信息从信宿装置传送到信源装置的单向的返回信道，以及一个作为主信道的一部分用于在返回信道传送信息的同时、将信息从信源装置传送到信宿装置的单向的前向信道形成。
9.如权利要求8所述的方法，其中的主链路进一步包括：
多个虚拟链路，每个都关联于多媒体数据包流中特定的一个，其中所述的每个虚拟链路具有一个相关的虚拟链路带宽和一个虚拟链路速率。
10.如权利要求9所述的方法，其中主链路的带宽至少等于虚拟链路带宽的总和。
11.一种通过数据链路调度多个数据包在数据信源和数据信宿之间传输的方法，包括下列步骤：
从数据包信源向数据包信宿发送数据包属性；
对将从信源发送到信宿的多个数据流的每一个，比较其流比特速率和数据链路比特速率；
组合至少一个数据包；以及
将所组合的数据包从信源传输到信宿，
其中通过链路单元连接所述数据包信源和所述数据包信宿，并且通过所述链路单元传输所述数据包，其中所述数据包的大小取决于所述数据流比特速率和链路比特速率的比率。
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