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例说FPGA连载89:多分辨率HDMI显示驱动设计之功能概述

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例说FPGA连载89:多分辨率HDMI显示驱动设计之功能概述

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高清晰度多媒体接口(英语High Definition Multimedia Interface,简称HDMI)是一种全数字视频声音发送接口,可以发送未压缩音频视频信号。HDMI可用于机上盒DVD播放机个人电脑电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送音频和影音信号,由于音频和视频信号采用同一条电缆,大大简化了系统线路的安装难度。

Type A HDMI可向下兼容于现今多数显示屏显卡所使用的Single-link DVI-DDVI-I接口(但不支持DVI-A),这表示采用DVI-D接口的信号来源可以通过转换线驱动HDMI屏幕,但是此种转换方案并不支持音频发送与遥控机能。此外,如无HDCP认证的DVI屏幕也将不能收看从HDMI所输出带有HDCP加密保护的视频数据。(所有HDMI屏幕皆支持HDCP,但大多数DVI接口的显示屏不支持HDCP。)Type B HDMI接头也将向下兼容于Dual-link DVI接口。

HDMI组织的发起者包括各大消费电子产品制造商,如日立制作所松下电器Quasar飞利浦索尼汤姆生RCA东芝Silicon Image数字内容保护公司Digital Content Protection, LLC)提供HDMI接口相关的防拷保护技术。此外,HDMI也受到各主要电影制作公司如20世纪福斯华纳兄弟迪士尼,包括三星电子在内的各大消费电子产品制造商,以及多家有线电视系统业者的支持。

HDMI传输在发送时,各种视频数据将被HDMI收发芯片以“最小化传输差分信号”(TMDS)技术编码成数据数据包。虽然FPGA支持各类标准的LVDS信号,但并不与TMDS完全兼容,因此我们通常使用HDMI收发芯片实现HDMI的传输,这类HDMI芯片与FPGA端的接口通常是一组并行总线。本实例需要SF-HDMI外设子板的支持,该子板板载AD公司的HDMI发送器ADV7513

ADV7513是一款165 MHz高清多媒体接口(HDMI®)发送器,特别适合DVD播放机/录像机、数字机顶盒、影音接收机、游戏机和个人计算机。ADV7513包含一个兼容HDMI v1.4/DVI v1.0的发送器,支持所有高清电视格式。除包括3D视频在内的HDMI v1.4特有特性之外,ADV7513还支持x.v.Color™、高比特率(HBR)音频和可编程辅助视频信息(AVI) InfoFrame特性。ADV7513内置HDCP支持功能,可以安全传输HDCP v1.4协议规定的受保护内容。

ADV7513芯片的内部功能框图以及接口定义如图所示。AD公司官网提供了关于ADV7513芯片非常丰富的开发资源,网址如下:

http://www.analog.com/cn/products/audio-video/analoghdmidvi-interfaces/analog-hdmidvi-display-interfaces/adv7513.html#product-overview

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18.1 HDMI驱动芯片ADV7513内部功能框图

         FPGAADV7513芯片之间的接口示意如图18.2所示。RGB565总线用于显示图像的传输;HDMI_DE/HDMI_HSY/HDMI_VSY/HDMI_CLK产生时序配合RGB565总线完成图像的传输;IIC总线用于FPGAADV7513的寄存器配置,实现ADV7513接口模式和工作模式的初始化配置。

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18.2 FPGAADV7513接口示意图

         如图18.3所示,本实例实现多分辨率的HDMI显示驱动。NIOS II处理器负责SF-HDMI子板板载的HDMI传输芯片ADV7513IIC初始化配置;逻辑部分实现显示图像的实时传输。

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18.3 工程实例16功能框图