手机接口成大统 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一直很低调，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，大到让别的移动视频传输标准倍感压力。
说到高清传输接口，HDMI我们熟悉不过了。HDMI不仅可以满足1080p的分辨率，还能支持DVD Audio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 A HDMI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Shiel d用于接地。此外还有DDC（Display Date Channel）、CEC（Consumer Electronic Control）控制端、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，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，好是还能给手机充电，想想都会觉得美好。而这些，MHL都做到了。
Type A HDMI标准接口针脚定义，密集恐惧症患者绝对不会喜欢盯着它看。
MHL是什么
MHL，Mobile High-Definition Link，移动终端高清影音标准接口。是由矽映（Silicon Image）公司在2008年CES大展上秀出的一项基于TMDS（小化差分指令）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H DMI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MHL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MHL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（MHL Transmitters），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M H L数据流还原成电视机能够“理解”的标准HDMI信号。
Type A HDMI标准接口针脚定义，密集恐惧症患者绝对不会喜欢盯着它看。
三种常见的HDMI接口对比。Type A、C 、D的针脚数量和定义都相同，只是排序不同而已。Type B接口比较少见。
MHL的信号转换原理流程
MHL有一个优势是它能够传输所有各种格式的信号。手机与电视大不同在于它能够支持多种媒体格式，包括 MPEG4、H.264、AVI、Quicktime、Windows Media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IC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IC。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H DMI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。
某款MHL Docking，中间的USB母头是为了提供电源或连接PC传输数据。
MHL总线架构
MHL的数据和时钟传输方式以及真实的信号波形
MHL工作原理
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？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，早期的时钟频率高为165MHz，在HDMI 1.3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MH L中被缩减到一对，还有1pin相当于把TMDS、DDC、CEC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仅用了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高传输速率的限制，MHL能够支持的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TM DS的共模信号进行传输，类似于HDMI 1.4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1Mb/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设备进行配置等。
共用USB口的工作原理
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H DMI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MHL Transmitter芯片内部的Switch Control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CBUS_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M H L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。
MHL Transmitter IC内部框图
USB模式和MHL模式下，USB ID Switch的连通状态。
MHL 3.0的工作流程
MHL 3.0的生态圈
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_ID的下拉电阻并非1kΩ，此时USB ID Switch仍然保持接通USB功能，设备工作在USB模式。
当手机插入MHL设备时，CBUS_ID会有1kΩ的下拉电阻，MHL芯片给CPU一个中断信号。Switch Control读寄存器判断CBUS_ID下拉电阻确实为1kΩ，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 ID Switch就会切换到MHL一侧，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一侧。
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，MH L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MHL—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，原有的引脚功能并未改变。
为了配合MHL 3.0，矽映公司也发布了一系列的IC提供解决方案。其中SiI8620是MHL 3.0 Transmitter IC，可与新一代支持4K超高清分辨率的移动应用处理器配合工作；SiI9394是MHL 3.0-to-HDMI 2.0 桥接IC，能够支持与早前的HDMI 1.x和新一代HDMI 2.0显示设备之间的连接。两者结合，通过矽映的增强版媒体数据传输（MDT）技术对4K超高清分辨率视频和USB数据进行同步传输。MDT技术利用MHL 3.0规范中定义的高速数据通道来同步传输超高清视频和数据，不仅支持USB，还支持触摸屏、键盘和鼠标。这些产品还采用了新的HDCP 2.2加密标准用以保护高价值内容传送，并向下兼容此前的MHL 1.0、2.0和HDCP 1.x标准。
什么是HDCP？
HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：它是一种高带宽数字内容保护技术。在高清电视时代下，为了能够适应高清电视的高带宽信号传输，所以出现了HDMI。我们知道HDMI是一种高清数字接口标准，它可以提供很高的带宽，无损地传输数字视频和音频信号。为了保证HDMI或者DVI传输的高清晰信号不会被非法录制，所以就出现了HDCP技术。HDCP技术规范由Intel领头完成，当有用户进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。简单地说，HDCP其实就是一种反盗版技术。
非法播放时，系统可能就会弹出警告提示。
MHL 3.0的新特性
原有的MHL标准高只能传输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2160p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10W；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也只使用5个引脚，无接口限制。10W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SiI6031 MHL 3.0多媒体切换器IC。SiI6031与SiI8620 MHL 3.0发射器IC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MH L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。
MHL 3.0 FAQ
矽映电子科技公司移动产品营销高级总监 David Kuo
在MHL 3.0产品真正出现在消费市场上之前，用户对于这个标准及相关产品还是有不少的疑问。对此，MC也对矽映公司的移动产品营销高级总监David Kuo进行了采访。
问：即使手机支持MH L功能，但实际生活中真正会连线使用这一功能的人并不多。矽映是否有相应的策略来鼓励大家更多地使用这一功能？
答：我们将会更进一步的做一些推广活动，这就要求我们必须和一个有非常高知名度的合作伙伴比如中国移动一起来促进这件事情，使我们的移动设备能更好的连接到满足MHL标准的大显示屏上，来实现更好的用户体验。
问：MH L需要一定的授权费用。高端的手机支持MHL这个不难理解，因为要收取一定的授权费用，但会不会影响到一些低价手机支持MHL？
答：除了高端手机支持MHL外，在国内我们也能够以相对低廉的价格购买到支持MHL的手机，甚至可以低至150美元，也就是人民币不到1000元。MH L标准授权的费用并不是非常大的成本。
其实是否采用MHL标准是由设备OEM厂商决策的，这取决于他们想要主打手机的什么功能。如果他们想要强调手机的娱乐和游戏功能，需要通过M H L连接到数字电视上的功能来完成这一特色，那么他们就会加入这个功能，而并不是授权费用来影响他们是否采用MHL。
问：MH L现在已经出现了三代规范，但用户无法一眼就看出产品究竟使用了哪一代的规范。MHL为什么不督促厂商做好版本区分工作？
答：原因依然是“厂商自主”。虽然每一代的MH L产品都会有不同的技术特色，但并不是所有的技术特色都会被设备制造商所采用。在他们的设备中，并不一定会体现出所有的这些不同的特性，比如说MH L 3.0主打的是支持4K超高清还有数据同步传输，这些功能并不一定会体现在某一个设备制造商的产品中。所以MH L联盟倾向于比较整体地宣传MH L标准而不是单独分出MHL 1.0，2.0或是3.0的标准。
问：现在采用MHL技术的几乎全部都是Android阵营里边的设备，MHL有没有考虑过对其他平台比如WP提供支持？毕竟WP平台上的诺基亚也是MHL联盟的成员。
答：MHL其实也支持任何其他的操作系统包括Windows Phone。MH L联盟也在积极促成包括Windows操作系统在内的其他系统对MHL的采用。我们并不是强调MHL只做Android系统，因为是否采用MHL技术，其实取决于设备制造商。
问：MHL 3.0所需要的SiI8620和SiI6031这两个芯片是否是必须的？这两个IC的体积和功耗是否会给手机厂商设计产品的时候带来一些麻烦或者是阻碍？答：如果移动设备商决定要用MicroUSB接口来输出MHL，就必须要包含一个转换器来进行接口功能切换。我们现在跟设备的制造商紧密沟通，保证我们这两个产品的功耗是满足他们对于手机设计的功耗的需求。问：矽映会不会开放授权，让其他的IC设计公司来制造这个芯片？
答：MHL是一个开放的标准，所以不一定限于矽映公司，任何的IC制造商，或者是供应商，都可以通过这个标准来设计IC，只要能够满足MHL的规范要求。
问：MHL 3.0规范和产品在中国这边推广有哪些有利条件？
答：现在很多中国的OEM公司的兴趣点就是将高端的参考设计或产品引进国内。矽映也正在跟OEM进行联络，让他们在产品中采用MHL 3.0标准。中国也有很多生产智能手机的白牌厂商在产品设计方面需要一些开发技术支持。这也就是为什么矽映和像联发科这样的公司有非常紧密的合作关系，他们在手机应用处理器方面的设计上做得非常好。所以矽映把发射器及软硬件都集成到了联发科的平台上。手机厂商想找到这方面的支持，他们可以直接去找联发科，用他们的产品，不用做任何的更改，就能够直接使用MHL技术。国内的电视厂商如长虹、海尔还有海信，在前不久的柏林I FA展会上展示过带有M H L技术的产品。随着国产电视逐渐采用4K面板，智能电视所占的比例越来越大，相信会有更多的厂商加入MHL大家庭。
问：MHL3.0支持HDCP 2.2视频内容保护技术。但这个技术是双向的，就是说显示设备和移动端都要支持2.2才能起到作用，如果任意一端只能支持老版本的标准的话是否将无法工作？
答：SiI8620和SiI9394两个产品支持HDCP 1.3和2.2版本。如果说手机满足2.2标准，但电视机只满足1.x的标准，这个时候要取决于软件、硬件的供应商和内容的供应商是怎么决定的。他们有两个选项，一是完全关闭视频传输的功能；二是将分辨率从4K降到1080p。
问：如果已经购买了MHL之前版本的设备，是否能有平滑的升级解决方案？
答：MHL 3.0是向后兼容的，必须要支持之前版本的功能。如果说你的手机只支持MHL 2.0，电视机支持3.0，那么电视机可支持手机的功能；反之，手机支持MHL 3.0，电视机只支持2.0，那么手机会自动切换到2.0的模式来支持电视机。
问：现有的电视机绝大多数不支持MHL但支持HDMI，将来会不会造成产品推广障碍？
答：MHL 3.0标准明确了要支持现有的一些不支持MHL的设备，比如说只支持HDMI的电视机，因此有了SiI9394的产品。同时，也可以通过MH L适配器，来支持一些以前的电视。
问：目前使用的MHL适配器，仍然需要一根额外的USB线提供电力。以后会不会有无需插接额外电缆的适配器出现？
答：MHL规范并未限定要不要额外的供电线缆。造成这种现象的原因是目前采用MHL标准的设备支持情况不对等，现在的多数电视都没有原生MHL支持，只能通过HDMI转换。是否额外的供电电缆由两个因素决定，一是手机本身是否能提供足够的电力，二是显示设备是否能提供原生的MH L支持。一些新发布的手机如三星Galaxy S4可以无需额外供电进行影音信号传输；而如果电视机能够原生支持MHL，它就可以通过MHL连接线直接给手机供电，无需再插额外电缆。
问：MHL有没有制定无线高清传输标准的计划？答：为了能在较低的带宽下传输，无线传输通常都要对数据进行压缩和解压，这会产生延迟并消耗额外的电量，何况无线传输的本身就是非常耗电的。相比之下MH L的优势很明显：传输速度可以达到无线传输的50倍，并可以传输未经压缩的高清数据。矽映目前正在无线领域进行相关的开发，但能耗依旧是无线技术的一个重大难题。
前途很美好，普及还需时日
尽管MHL联盟很努力，但MHL的知名度还是不如HDMI，会使用MHL的人更少。因为电视机在家电中属于大件，更新换代频率远远低于手机。MH L标准诞生至今只有3年多，3年时间还不足以淘汰一代电视机，这也拖慢了MHL的普及进程。但MHL规范还是在稳步前进。现在在影音显示领域，要不谈“4K”都不好意思跟人打招呼。电视机的分辨率正稳步向4K提升，但手机屏幕要上4K目前既不科学也不经济。而MHL 3.0主打的就是4K支持，这是要赶时髦吗？
实际上，尽管4K片源难寻，但众多电视机厂商还是纷纷推广4K，为了吸引眼球，也为了占领份额。MHL 3.0的4K同样也是宣传意义大于实际意义。受诸多条件限制，4K更像是为了在MHL 3.0标准里，有个能第一时间吸引住人眼球的关键词。不过标准从来都是未雨绸缪的，现在4K电视正在推广，在MHL 3.0中加入4K支持，对MHL来讲更容易吸引到合作伙伴。不管是电视厂商，还是手机和芯片厂商，至少他们有了现成的选择。对于4K的全面普及，在一定程度上也起到了促进作用。
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