MHL深入解析及展望

　　有人曾经说过，得客厅者得天下。而客厅里面电视机所在的那个位置则是最重要的。传统电视厂商在这里厮杀自不必说，就连彻底占领了人们所有碎片时间的手机也要来分一杯羹，要把手机屏幕投射到电视屏幕上众乐乐。不过在传输方式上竞争也很激烈，摩托罗拉移动部门活着的时候喜欢HDMI，谷歌家的Nexus 4等采用非主流的SlimPort接口，三星、苹果各玩各的生态圈，AirPlay、DLNA、Miracast等无线手段各显神通。和这些技术相比，MHL-直很低调，低调到大概很多人根本不知道它的存在。但这次的MHL 3.0规格选择了高调发布，因为它的步子迈得相当大，大 说到高清传输接口，HDMI我们最熟悉不过了。HDMI不仅可以满足1080p的分辨率，还能支持DVDAudio等数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。我们常见的Type AHDMI为19pin接口，其中12pin用来传输视频和音频的信号，包括4组TMDS差分信号，以及每组差分信号的Shield用于接地。此外还有DDC (Display Date Channel)、GEC (Consumer ElectronicControl)挂制端、HotPlug热插拔检测、5V电源，以及一根用于检测设备是否运行之类的保留针脚。

　　HDMI作为高清时代的接口标准，大量出现在蓝光播放器、PS3、显卡、机顶盒、电视机等设备上。Type A HDMI就是在高清电视上最常见的标准接口，体积太大，这货用在手机上是绝对不行的。我们知道，过去的这一两年来，厂商追逐手机厚度、屏占比之类的参数已经到了丧心病狂的地步，恨不得有一天让你直接拿块玻璃当电话打。常言道：手机漂亮身材好，机身开孔肯定少。理论上，除了Micro USB和3.5mm音频输出这两个绝对不能省略的接口以外，假如想玩HDMI输出，就必须再增加接口。而俗话说“多个香炉多个鬼”，即便是采用Type D HDMI也就是我们俗称的Micro HDMI，对手机外观设计也会造成一定的影响。而且HDMI还有一个问题就是需要5V供电，但手机内部是没有5V电压提供的，只能通过电池的3.7V升压后获得，无疑也增加了功耗。

　　既然如此，最好的解决办法就是手机接口一口多用，用Micro USB传输高清视频，不能消耗额外的手机电能，最好是还能给手机充电，想想都会觉得美好。而这些，MHL者B做到了。

　　MHL．Mobile High-Definition Link，移动终端高清影音标准接口。是由矽映(S…conImage)公司在2008年CES大展上秀出的一项基于TMDS（最小化羞分指令）技术的接口标准，能将移动电子设备的影音图像通过一条信号线缆呈现在高清电视上。看起来和手机输出HDMI的功能大同小异，然而它有一招杀手锏就是可利用移动设备的Micro USB接口输出信号。也许是看到了这一技术的前景，2010年4月，矽映、索尼、东芝、三星、诺基亚五家公司组成了MHL联盟，致力于推广这一技术。同年6月，MHL -1.0规格发布；2011年5月，首个支持MHL功能的产品出现在消费市场。关于矽映公司，可能很多人都不知道它是TMDS技术的创立者，也是HDMI标准的创始公司之一，后来HDMI阵营分裂，便出去另立山头了。

　　既然同样基于TMDS技术，说明M H L并非重新定义高清传输标准，实际上它算是一种信号转换方案。一套行之有效的M H L方案至少应包括两个部分：MHL Source和MHL Sink。MHL Source里面包含MHL发送IC(MHLTransmitters)，是一个负责单一信号流的数字多媒体传送器，将影音数据转换成MHL数据流，通常安装在手机等移动终端内；MHL Sink内含MHL桥接IC (MHL Bridges)，负责将MHL数据流还原成电视机能够“理解”的标准HDMI信号。 MHL育一个优势是它能够传输所有各种格式的信号。手机与电视最大不同在于它能够支持多种媒体格式，包括MPEG4、H．264、AVI、Quick time、WindowsMedia甚至是RM/RMVB。MHL让电视省去了解压缩的环节，视频质量不会受到损失。

　　矽映公司已经推出过多款MHL发送lC和桥接IC，很多智能手机厂商都在使用MHL方案。像三星、HTC是比较大的客户，也就逐渐形成了联盟，又进一步吸引了更多的手机厂商加入到MHL队列。问题是一个巴掌拍不响，并非所有的高清电视都带有MHL桥接lC。所以在早期，制造商们通过提供Dongle或Docking来解决这个问题。Dongle包括一个MHL桥接IC，可输出HDMI信号到电视机；Docking则可以直接连接高清电视，同时也能对手机等移动终端进行充电，但遗憾的是，Docking通常还需要额外提供5V电源，拖家带口很不方便。

　　前面我们说了，HDMI用了4组TMDS信道传输影音数据。其中3组分别传输RGB信号，另一组传输时钟信号。时钟信号是干什么用的7我们知道所有的数字电路都需要一个时钟信号来触发各种逻辑单元工作，并让它们在统一的工作节奏下一步一步进行信号处理。端午龙舟比赛中，龙舟上的鼓手就是时钟信号发生器。HDMI总线上的时钟频率通常是信号速率的1/10，早期的时钟频率最高为165MHz，在HDMI l.3和1.4中提高到了340MHz，这就意味着3对TMDS信道上传输的数据速率最高可以达到3.4Gb/s。

　　和HDMI奢华的19pin阵容不同，MHL只有5pin。标准HDMI接口中的三对TMDS信道在MHL中被缩减到一对，还有1pin相当于把TMDS、DDC、CEG结合起来成为一条C-BUS控制总线，可以实现对互联设备的联动操作，这样便完成了等效于HDMI的高清传输“大业”，其功耗只有50-80mW。还有两只脚呢？供电。这样，MHL仅月了5只引脚，就实现了在传输数据的同时为手机充电的神奇功能，因此利用手机的Micro USB接口完全是名正言顺。说起来倒是容易，但由于MHL只使用一对TMDS信道，这就需要解决两个问题：

　　一是RGB信号必须在一对TMDS信道上传输，意味着数据传输速率需要达到时钟频率的30倍。受TMDS最高传输速率的限制，MHL能够支持的最高分辨率和色彩空间相对于标准HDMI都会有所下降。

　　二是既然不再有单独的TMDS信道传输时钟信号，就必须通过其他方式传输。于是MHL采用了TMDS的共模信号进行传输，类似于HDMIl.4中的HEAC（以太网和音频回传通道）。按照相关规范要求，24bit色彩模式下，MHL的时钟频率为25-75MHz，足够支持720p或-1080i的分辨率。

　　MHL规范还定义了一个C-BUS控制总线。C-BUS是个点到点的双向的单线连接，工作电压为1.8V，速率为1M b/s。在设备上电阶段，Source会通过Sink设备在C-BUS的下拉电阻检测到Sink设备的插入，并通过C-BUS读取Sink设备的EDID信息以确定合适的分辨率输出。除此以外，C-BUS还可以用于内容保护以及对Sink设备进行酣置等。

　　手机上的Micro USB接口兼具着充电和与PC数据交换的重任，连接电脑时你可以边充电边查看手机文件。但如果还需要加入MHL支持，就必须进行一点改造。首先手机CPU输出HDMI信号，经MHL Transmitter转换成一对TMDS信道，这样就具备了利用Micro USB的两根数据通道进行传输的条件。但要让MHL与其他功能不相互干扰，还需要一个开关进行功能切换。这个开关由MHLTransmitter芯片内部的SviitchControl模块进行控制。

　　手机怎样知道插入的信号线是USB线还是MHL线？这就要利用Micro USB的第4pin即ID脚。默认状态下GBUS—ID有上拉电阻，使ID脚保持高电平，USB ID Switch默认接通USB，此时就当MHL不存在。当手机连接PC时，ID脚也保持高电平，Micro USB接口保持原来的功能。

　　当手机插入OTG线时，CBUS ID的电平会被拉低，MHL芯片发出中断信号给CPU，SwitchControl通过读取MHL寄存器，判断出CBUS_ l D的下拉电阻并非1 kQ，此时U S B ID Switch仍然保持接通USB功能，设备工作在USB模式。

　　当手机插入M H L设备时，CBUS_ID会有1kQ的下拉电阻，MHL芯片给CPU-个中断信号。Svvitch Control读寄存器判断CBUS_ID卞拉电阻确实为1kQ，然后会开始握手过程确认所接的是否为MHL设备，握手成功后USB IDSwitch就会切换到M H L-侧，设备工作在MHL模式。当然，如果握手不成功，USB ID Switch会仍然停在USB-侧。

　　话说到这里也许各位会觉得是不是规定了MHL=Micro USB，其实不然。移动设备实现MHL功能，只需要内部芯片支持MHL即可。至于影音信号从哪里出来，MHL联盟根本就不关心，只要这个接口能够提供MHL工作所需的5个引脚，它就能被设计为以MHL标准传输影音数据，同时给设备充电。换句话说，要是你的耳机接口能提供5个引脚，你同样可以通过耳机接口输出M H L-比如以前诺基亚、三星等厂商特别爱用的音频和充电一体的非主流耳机接口。但大家使用MHL的目的就是为了共用Micro USB节约成本。此外，不论设备是使用Micro USB 2.0或是3.0接口，对MHL都没有影响。Micro USB 3.0只是在原来5pin的基础上加入了新的引脚，原有的引脚功台＆并未改变。

　　原有的MHL标准最高只能传输-1080i，当高清电视进入4K时代后就已经力不从心。去年8月，MHL联盟发布了MHL 3.0规范，当年12月，矽映推出了MHL 3.0解决方案，使移动设备厂商能够传送4K超高清视频分辨率到显示端，并通过同一个微型USB连接器同步传输USB数据。

　　MHL 3.0具有以下特性：带宽比MHL 2.0高出一倍，支持高达2j160p的4K视频；同步高速数据通道；提升远程控制协议(RCP)能够支持触摸屏、键盘、鼠标等外设；充电功率达ION；兼容MHL 1和MHL 2；支持HDCP 2.2内容保护；增强型7.1环绕立体声，支持DolbyTrueHD和DTS-HD；支持多屏同时显示。同样地，MHL 3.0乜只使用5个引脚，无接口限制。1 0W的充电功率也完美解决了之前使用手机和平板电脑时，耗电速度大于充电速度的尴尬。

　　对于那些为移动设备选用5针脚连接器来提供USB和MHL连接的OEM厂商来说，他们可以采用Si16031 MHL 3.0多媒体切换器IC。Si16031与Si18620 MHL 3.0发射器lC共址，支持在一个MHL 3.0端口和两个USB端口之间的切换。 通过上述产品的配合，便能够打造一个基于MHL 3.0的超高清视频生态圈。当然，由于MHL联盟并未对厂商采取过多的强制要求，因此消费者要想用上MHL 3.0，还得看各家电子厂商的计划。它们还可以自行决定采用MHL -1.0或者2 0，因此相关产品具体什么时间能和我们见面，目前还未知。