数字电路硬件设计系列(十三)之HDMI电路设计
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1 简介
高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI)是一种全数字化视频和声音发送接口,可以发送未压缩的音频及视频信号。 HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视、游戏主机、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视频信号,由于音频和视频信号采用同一条线材,大大简化系统线路的安装难度。其最主要的传输方式为传输TMDS+以及TMDS-的差分信号,最初版本HDMI定制的最大像素传输速率为165Mpx/sec,足以支持1080p-60FPS的画质要求,而在后来的HDMI1.3标准中扩增为340Mpx/sec。
2 引脚说明
HDMI共有19个引脚,具体见下图:
每个引脚都有其塔顶的功能,具体见下图:
PIN脚 |
Signal |
PIN脚 |
Signal |
PIN脚 |
Signal |
1 |
数据2+ |
2 |
数据2屏蔽 |
3 |
数据2- |
4 |
数据1+ |
5 |
数据1屏蔽 |
6 |
数据1- |
7 |
数据0+ |
8 |
数据0屏蔽 |
9 |
数据0- |
10 |
时钟+ |
11 |
时钟屏蔽 |
12 |
时钟- |
13 |
CEC |
14 |
保留 |
15 |
SCL |
16 |
SDA |
17 |
DDC/CEC地 |
18 |
+5V电源 |
19 |
HPD |
3 HDMI识别过程
识别过程
发送端提供5V电源;
接收端接收到发送端提供的5V电源,产生HPD信号,并发送给发送端;
发送端接收到HPD信号。
4 电路设计
4.1 电源设计
HDMI电源采用5V电源设计,电流不超过50mA。但是我们在设计时,最好也采用电源开关与板载的5V进行隔离。此处我们选用的电源开关是TPS2065CDGN具体电路见下:
4.2 IIC电路设计
HDMI的IIC采用的是5V电平标准,板载的IIC通常采用的是3.3V或者1.8V的电平标准,我们在使用的过程中,应当进行电平转换。,此处我们采用MOS管搭建双向转换电路,具体电路见下:
双向转换电路分析:
分析:
A=0时,Vgs=3.3V,此时MOS管导通,B=0;
A=1时,Vgs=0V,此时MOS管截至,B=1;
B=0时,体二极管导通,A=0;
B=1时,MOS管截至,A段上拉,A=1
4.3 HPD电路设计
HDMI的分为发送端(Source)和接收端(Sink),搭建HPD的电路之前,我们先连接一下HPD的检测机制:
电源5V由Source提供给Sink;
电源5V由Source提供给Sink之后,Sink会提供给Source HPD信号;
IIC获取显示器的信息;
视频信号传输。
HPD一般是检测上升沿,所以在Source应该将该信号下拉,在Sink应该将信号上拉,且有5V电路控制。当然有些场所,是检测上升沿,例如下图:
另外,HPD信号也是5V电平标准,我们在检测的时候需要注意电平转换。
4.4 CEC引脚
该引脚一般用不到,主要的功能是传输自定义的信号,这里不做处理。
4.5 差分信号设计
四组差分信号,AC电容为0.1uF,匹配电阻采用5.9Ω,为提高信号的质量,可以增加共模电感。具体电路见下:
其中499Ω电阻和MOS管是标准设计。
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