基于HDMI的视频流输入输出
本实验基于ECE-CV K7-75T FPGA开发板实现。
软件使用Vivado 2018.1。
基于HDMI的视频流输入输出实验
1 HDMI概述
HDMI高清多媒体界面（英语：High Definition Multimedia Interface）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。
图1 HDMI硬件实物
如图1，红框为ECE-CV板的HDMI输入输出接口，最高支持到1080P@60HZ的图像输入和输出功能。
图2 HDMI_IN 和HDMI_OUT原理图
如图2所示为ECE底板的HDMI_IN和HDMI_OUT的原理图，下面对ECE-EDA和ECE-CV的HDMI接口的引脚介绍如表1所示：
表1 ECE-CV板HDMI接口引脚介绍
|
信号名称 |
Kintex7引脚标号 |
电平 |
备注 |
|
HDMI_RX0_P |
R25 |
TMDS_33 |
HDMI接收数据0正 |
|
HDMI_RX1_P |
T24 |
TMDS_33 |
HDMI接收数据1正 |
|
HDMI_RX2_P |
T22 |
TMDS_33 |
HDMI接收数据2正 |
|
HDMI_RX_CLK_P |
N21 |
TMDS_33 |
HDMI接收时钟正 |
|
HDMI_RX_CEC |
P24 |
LVCMOS33 |
HDMI遥控器信号 |
|
HDMI_RX_HPD |
N24 |
LVCMOS33 |
HDMI热插拔检测信号 |
|
HDMI_RX_SDA |
M25 |
LVCMOS33 |
HDMI IIC数据 |
|
HDMI_RX_SCL |
L25 |
LVCMOS33 |
HDMI IIC时钟 |
|
HDMI_TX0_P |
M21 |
TMDS_33 |
HDMI发送数据0正 |
|
HDMI_TX1_P |
N19 |
TMDS_33 |
HDMI发送数据1正 |
|
HDMI_TX2_P |
P16 |
TMDS_33 |
HDMI发送数据2正 |
|
HDMI_TX_CLK_P |
P23 |
TMDS_33 |
HDMI发送时钟正 |
|
HDMI_TX_CEC |
L24 |
LVCMOS33 |
HDMI遥控器信号 |
|
HDMI_TX_HPD |
M24 |
LVCMOS33 |
HDMI热插拔检测信号 |
|
HDMI_TX_SDA |
U16 |
LVCMOS33 |
HDMI IIC数据 |
|
HDMI_TX_SCL |
N16 |
LVCMOS33 |
HDMI IIC时钟 |
2 HDMI IP介绍
如图3所示，rgb2dvi IP 实现RGB并行图像数据信号转换成串行差分信号输出。1920*1080P@60HZ的像素时钟为148.5MHZ。
图3 rgb2dvi IP
图4 rgb2dvi IP设置
如图4所示，其他项均默认，TMDS clock range 选择大于120MHZ。
如图5 Dvi2rgb IP实现串行视频差分信号转RGB并行图像数据。参考时钟为200MHZ。
图5 dvi2rgb IP
图6 dvi2rgb IP设置
如图6所示，TMDS clock range 选择大于120MHZ，Preferred resolution选择1920*1080。
3 HDMI输入输出实验系统搭建
笔记本电脑的HDMI输出1080P@60HZ的视频ECE-CV平台，经过HDMI_IN到核心板再到HDMI_OUT再到显示屏，显示屏正常输出视频。整个硬件平台如图7所示。
图7 ECE-CV数字图像处理硬件平台
如图8，为HDMI_IN_OUT最终系统连接图。
HDMI_IN_OUT系统由外部OSC输入100MHZ时钟，经过Clock Wizard IP的倍频输出200MHZ时钟到Dvi2rgb IP作为参考时钟，同时输出reset_n（locked ）信号为全局复位信号。复位信号（reset_n）经过Utility Vector Logic IP取反输出‘1’复位‘0’有效rst信号。Dvi2rgb IP的参考时钟（Refclk）为200MHZ，差分数据信号输入为TMDS_IN，经过Dvi2rgb IP转换为RBG888的VGA时序信号以及输出像素时钟（Pixelclk）。Rgb2dvi IP接收RBG888的VGA时序信号输出TMDS_OUT的差分数据信号。xlconstant IP为HDMI的输入和输出提供热插拔信号输出为‘1’。
图8 HDMI输入输出实验系统连接图
4 实验结果展示
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