HDMI（高清晰度多媒体接口）是由日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊和东芝7家公司建立的HDMI安排拟定的专用数字视频/音频传输规范。HDMI是针对下一代多媒体影音设备所开发的传输接口，适用于数字家电的数字电视、DVD播映机、DVD录放机、PVR、机顶盒及其他数字视听产品。其最大特征是该接口能够在一根传输电缆内传送无紧缩的音频信号及高分辨率视频信号。跟着带HDMI接口的终端产品的添加，在酒吧和卖场等一些公共场合需求相似曾经AV格局的音视频分配器产品。本文中具体介绍了怎么运用ANX9011和ANX9030来规划一进四出的HDMI分配器。
HDMI接口及体系概述
现在顾客正遭到各种AV连接数过于巨大的困扰。HDMI接口能够用单一的连线替代许多的影音连线，简练又便利。现在HDMI接口现已有成为数字影音产品的必配接口之一的趋势。
HDMI接口主要有三个通讯通道，接口示意图如图1所示。TMDS通道：担任一切音频和视频数据的传输。辅佐数据，如AVI InfoFrame、Audio InfoFrame等也是经过TMDS通道。DDC通道：HDMI源端，经过这个通道来读取接纳端（Sink）的E-EDID数据结构，然后得知接纳端内含的机能与特性。CEC通道：这是一个可选项（Option），它供给更高层次的运用办法让顾客运用，例如主动设定的细节、单键播映或是遥控相关的事。
图1 HDMI接口示意图
在某些状况下，HDMI的源端会运用到AVI InfoFrame与Audio InfoFrame。AVI InfoFrame所包括的信息是为了完结与达到显现形式主动化（Display Mode Automation）而规划的一种办法或机制，如比色法、显现份额、像数重复因数等。Audio InfoFrame信息包括通道数、代码类型、采样尺度、采样频率等信息。
E-EDID是增强型扩大显现器辨认数据(Enhanced Extended Display Identification Data Standard)的简称。源设备运用DDC(Display Data Channel)来读取终端接纳显现设备的E-EDID，以承认终端显现设备的设定与功用。
HDCP数字内容维护则是英特尔开发的为HDMI供给高带宽数字内容维护的解码技能。装备了HDCP解码技能的HDMI就不会遭到信号加密的约束，能够承受悉数格局的高清信号。
HDMI分配器体系结构及芯片特色
HDMI分配器体系结构如图2所示。
图2 HDMI分配器体系框图
HDMI分配器作业原理如下：当HDMI输入端口接纳到HDMI的视频输入信号后，转化为内嵌行场同步的Y/Cb/Cr信号，送到HDMI的发送芯片。HDMI的发送芯片把Y/Cb/Cr信号转化为HDMI发送出去。这时四个HDMI端口一起有信号输出，一起带有信号的仿制和增强功用。单片机经过I2C总线操控各个芯片的初始化以及状况机的改变，完结EDID的读取和HDCP的校验等作业。
HDMI的收发IC现在有许多。在本计划中挑选ANALOGIX公司的ANX90xx系列IC是因为该产品根据Wide Eye信号康复技能，然后能够供给高性能的传输或接纳才能。该系列芯片能够支撑远大于HDMI规范界说的15m的HDMI线缆高速信号传输。其实践的支撑间隔现已超过了50m。超强的驱动传输才能答应客户运用廉价的线缆（如UTP等）来进行高速多媒体信号的传输，一起还确保了极低的误码率。ANX90xx系列芯片具有很强的音视频处理才能。该系列芯片能以最高165Mpix/s的速率传输高达24位信息数据，使整个处理频宽挨近4Gb/s。它支撑RGB与多种形式YCbCr之间的转化，支撑HDTV（最高支撑1080p）和PC（最高支撑16001200@85Hz）运用，还支撑8通道24位高精度数字音频输出，供给I2S和S/PDIF规范输出接口。它不仅能够满意现在最先进的运用，还具有必定的扩展才能。
ANX9011是带Wide Eye康复功用的单端口HDMI接纳IC，支撑链路速率达1.65Gb/s，支撑HDMI1.2、HDCP 1.1和DVI1.0规范。因为具有Wide Eye功用，能够支撑长电缆和低误码率。
ANX9030是带HDCP、兼容HDMI1.2的发送IC。可支撑像数速率达165Mpix/s。对720P和1080i形式，其功耗仅为300mW。
规划留意事项
HDMI的接口IC有四种电源：AVDD33、DVDD33、AVDD18和DVDD18。＋3.3V电源用于IO口的供电，＋1.8V用于内核和逻辑的供电。两个+3.3V的电源能作为一组，两个 ＋1.8V的电源能作为另一组。上电时根本的上电次序为：先上两个＋3.3V的电源，然后上两个＋1.8V的电源。上电时序如图3所示。上电时序假如反相会引起芯片进入不知道状况。最差能承受的状况为＋3.3V和＋1.8V一起供电。
图3 ANX9011和ANX9030上电时序图
在一些恶劣的条件下，在电源上升完结前，因为电源问题，电源线上有一个大的噪声，如图4所示。假如复位脚没有拉到地或许没有驱动到低，噪声将耦合到复位脚。这将使芯片进入不知道状况或许或许损坏一些芯片内部可编程的电路。因而，复位脚有必要在电源安稳后为低且坚持100ms。
图4 复位时序
正常的RC电路或许不太满意这个要求，引荐运用一些低成本的上电复位IC。
IC的每一个电源引脚都应该有一个0.1μF的去耦电容，且PCB布板的时分要尽量的接近%&&&&&%的电源引脚。
HDMI接口在运用中经常会热插拔，因而需求ESD维护。运用ESD二极管来维护电路不被损坏，可是它们也给维护线路带来一些%&&&&&%。4对TMDS线运行在很高的速率上，因而这4对线有阻抗操控的要求，规则阻抗为100Ω，差错为15％。在这四对线上加了维护二极管后，差分阻抗会有一些偏移。假如没有阻抗补偿，或许会超出差错规模。不过，SEMTECH公司最新推出的Rclamp0524 ESD维护二极管等产品不需求在PCB LAYOUT的时分加阻抗补偿。
ANX9011供给I2C从接口和MCU通讯，设备的I2C地址由复位引脚的上升沿采样DEVAD输入脚的电平决议。当DEVAD为高时，I2C地址为0X62/0X6A，当DEVAD为低时，I2C地址为0X60/0X68，TEST_EN脚有必要接地。ANX9030的I2C地址由41引脚DEV_ADDR_SEL在复位的上升沿时的电平决议。若为高I2C地址为0X76/0X7E，当为低时I2C地址为0X72/0X7A。24引脚R_BIAS需用680Ω的电阻上拉，21引脚RSV_L用4.7kΩ的电阻接地。
在PCB LAYOUT时请留意差分阻抗为100Ω，单端的时钟线阻抗为50Ω。差分对的两对线之间的长度差值应该在10密耳以内，不同的差分对之间的长度差值应该在250密耳以内。引荐运用4层或4层以上的PCB板。这样体系能够运行在一个安稳的环境。
体系测验规范和办法
因为HDMI生产厂家有许多，为了确保顾客所买回去的HDMI产品能与其他的HDMI产品合作作业，需求进行兼容性测验（CTS）。各授权测验中心（ATC）也相应的建立起来，依照CTS规范进行测验。
HDMI CTS要求四种类型的设备进行测验：源设备（如DVD、STB）、接纳设备（如LCD_TV）、线缆和中继设备。本计划适用于中继设备的测验规范。在中继设备测验中也应该一起满意源设备和接纳设备的测验规范。
本产品在1080P状况下的测验眼图如图5所示。
图5 源端1080P状况下测验眼图
在HDMI测验中，HDCP测验也应引起我们的留意。简直一切具有HDMI特性的体系也都具有HDCP特性。在具体运用中，当呈现互操作的测验问题时，往往不是与HDMI相关，而是与HDCP有关。
体系软件完结
本计划中选用STC公司的STC89LE516RD+，其作业频率为0～80MHz，内部FLASH的贮存空间为63Kb，RAM的空间为1280字节。运用KEIL C51编程，体系软件能够分为两个部分，一个是ANX9011的初始化的处理和ANX9011的状况机的改变，另一个是ANX9030的初始化的处理和ANX9030的状况机的改变。主循环程序如下。
void main(void){
Init_mcu();
Init_9011();
Init_9030();
while(1){
ANX9011_IntProcess ();
ANX9011_TimerProcess ();
ANX9030_Interrupt_Process();
ANX9030_Timer_Process ();
}
}
1 ANX9011的初始化
在ANX9011的复位电路的上升沿，DEVAD_CLK48B引脚的状况决议ANX9011的I2C地址。假定此引脚为低，I2C地址为0X60和0X68被挑选。
首要承认ANX9011存在且能正常作业，代码如下。
c1 = 0;
while (1){
HDMIRX_reset_pin = 0;
delay_ms(10);
HDMIRX_reset_pin = 1;
delay_ms_(10);
c = i2c_read_P0_reg(0x02, c1);
if ((c == 0) (c1 == 0x21)) {
c = i2c_read_P0_reg(0x03, c1);
if (c == 0) (c1 == 0x90))
break;
}
}
如ANX9011存在，且能正常作业，开端初始化。
2 ANX9030的初始化
在ANX9030的复位电路的上升沿，DEV_ADDR_SEL引脚的状况决议ANX9030的I2C地址。假定此引脚为低，I2C地址为0x72和0x7A被挑选。
首要承认ANX9030存在且能正常作业，代码如下：
while (1) {
ANX9030_Resetn_Pin = 0;
delay_ms(2);
ANX9030_Resetn_Pin = 1;
delay_ms(2);
c = ANX9030_i2c_read_p0_reg(ANX9030_DEV_IDL_REG, c1);
if ((c == 0) (c1 == 0x30)) {
c = ANX9030_i2c_read_p0_reg(ANX9030_DEV_IDH_REG, c1);
if((c == 0) (c1 == 0x90))
break;
}
}
ANX9030在上电复位后，除了像素时钟检测（CKDT）和热插拔检测（HPDT）功用外，ANX9030的大部分功用处于待机状况。软件需求正确的装备其他寄存器。
总结
现在商场上需求的HDMI分配器都需求带信号仿制和增强功用。据笔者所知，在商场上出售的HDMI分配器中，较少选用HDMI信号直接分两路的计划。一般都选用HDMI的接纳器加上几个HDMI的发送器来完结。跟着HDMI商场的老练，此类产品的需求量会逐步添加。本文具体阐明HDMI分配器的体系结构、芯片特色、规划留意事项和HDMI分配器的测验办法及体系软件规划思路，可作为广阔音视频工程师的参考资料。
