輕松使用HDMI：HDMI-VGA和VGA-HDMI轉(zhuǎn)換器
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表3. VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器需要的更改列表
更改 | 原因 |
EDID 0x14[7]從1變?yōu)? | 表示模擬VGA輸入 |
更改既有時(shí)序、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序、首選時(shí)序和詳細(xì)時(shí)序 | 超過VGA轉(zhuǎn)換器和HDMI Tx支持的最大值的時(shí)序必須更改為最大時(shí)序或較小的時(shí)序 |
0x7E設(shè)置為00 | 無EDID擴(kuò)展模塊 |
更改0x7F | 校驗(yàn)和必須根據(jù)以上變更重新計(jì)算 |
HDMI2VGA:HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器首先必須向HDMI源提供適當(dāng)?shù)腅DID內(nèi)容，然后才能接收所需的640 × 480p信號(hào)，或者視頻源/顯示器支持的其它常見標(biāo)準(zhǔn)。HDMI Rx一般將EDID內(nèi)容存儲(chǔ)在內(nèi)部，處理熱插拔檢測線(表示顯示器已連接)，接收、解碼并解讀輸入的視頻和音頻流。
由于HDMI流將音頻、視頻和數(shù)據(jù)合并在一起，因此HDMI Rx也必須支持回讀輔助信息，如顏色空間、視頻標(biāo)準(zhǔn)和音頻模式等。多數(shù)HDMI接收器會(huì)自適應(yīng)接收流，自動(dòng)將任何顏色空間(YCbCr 4:4:4、YCbCr 4:2:2、RGB 4:4:4)轉(zhuǎn)換為視頻DAC要求的RGB 4:4:4顏色空間。自動(dòng)顏色空間轉(zhuǎn)換(CSC)確保將正確的顏色空間發(fā)送至后端器件。
輸入HDMI流經(jīng)過處理并解碼為所需的標(biāo)準(zhǔn)后，便通過像素總線輸出到視頻DAC和音頻編解碼器。視頻DAC通常具有RGB像素總線和時(shí)鐘輸入，但無同步信號(hào)。HSYNC和VSYNC信號(hào)可通過緩沖器輸出到VGA輸出，最終輸出到監(jiān)視器或其它顯示器。
HDMI音頻流可以承載許多不同標(biāo)準(zhǔn)，例如：L-PCM、DSD、DST、DTS、高比特率音頻、AC3和其它壓縮位流。多數(shù)HDMI接收器在提取音頻標(biāo)準(zhǔn)方面沒有問題，但進(jìn)一步處理可能有問題。根據(jù)后端器件不同，可能優(yōu)先使用簡單標(biāo)準(zhǔn)，而不是復(fù)雜標(biāo)準(zhǔn)，以便能將其輕松轉(zhuǎn)換為揚(yáng)聲器用模擬輸出。HDMI規(guī)范確保所有器件至少支持32 kHz、44.1 kHz和48 kHz LPCM。
因此，必須產(chǎn)生EDID信號(hào)，這個(gè)信號(hào)既與提取音頻的HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器的音頻能力相匹配，又與VGA顯示器的原始能力匹配的顯示器的原始信號(hào)相匹配EDID。這可以通過一個(gè)經(jīng)由DDC線從VGA顯示器檢索EDID內(nèi)容的簡單算法來實(shí)現(xiàn)?；刈x數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過解析和驗(yàn)證，確保監(jiān)視器允許的頻率不高于HDMI Rx或視頻DAC支持的頻率(參見表4)。EDID鏡像可以利用一個(gè)列出音頻能力的額外CEA模塊進(jìn)行擴(kuò)展，以反映HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器僅支持線性PCM標(biāo)準(zhǔn)的音頻。包含所有模塊的預(yù)備EDID數(shù)據(jù)因此可以向HDMI源提供。向熱插拔檢測線(HDMI線纜的一部分)發(fā)送脈沖后，HDMI源應(yīng)從轉(zhuǎn)換器重新讀取EDID。
可以利用一個(gè)簡單的微控制器或CPU來控制整個(gè)電路，讀取VGA EDID并對(duì)HDMI Rx和音頻DAC/編解碼器進(jìn)行編程。一般不需要控制視頻DAC，因?yàn)樗鼪]有I2C或SPI等控制端口。
表4. HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器需要的更改列表
更改 | 原因 |
0x14[7]從0變?yōu)? | 表示數(shù)字輸入 |
檢查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序信息并視需要更改（字節(jié)0x26至0x35） | 超過轉(zhuǎn)換器和HDMI Rx支持的最大值的時(shí)序必須更改為最大時(shí)序或較小的時(shí)序 |
檢查DTD（詳細(xì)時(shí)序描述符）（字節(jié)0x36至0x47） | 超過轉(zhuǎn)換器和HDMI Rx支持的最大值的時(shí)序必須更改為最大時(shí)序或較小的時(shí)序（例如，更改為640 × 480p） |
0x7E設(shè)置為1 | EDID末尾必須增加一個(gè)模塊 |
更改0x7F | 必須重新計(jì)算從字節(jié)0到0x7E的校驗(yàn)和 |
增加額外CEA-861模塊 | |
0x80至0xFF描述音頻 | 增加CEA-861模塊以指示音頻轉(zhuǎn)換器的能力 |
內(nèi)容保護(hù)考慮
典型模擬VGA不提供內(nèi)容保護(hù)，因此獨(dú)立轉(zhuǎn)換器不應(yīng)允許解密內(nèi)容保護(hù)數(shù)據(jù)，否則最終用戶將能訪問原始字?jǐn)?shù)據(jù)。另一方面，如果該電路是較大器件的組成部分，只要它不允許用戶訪問未加密的視頻流，就可以使用它。
電路示例
示例VGA轉(zhuǎn)HDMI板使用高性能8位顯示器接口AD9983A,它支持最高UXGA時(shí)序和RGB/YPbPr輸入，以及高性能165 MHz HDMI發(fā)送器ADV7513，它支持24位TTL輸入、3D視頻和可變輸入格式。利用這些器件可以快速方便地構(gòu)建一個(gè)VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器。ADV7513還有一個(gè)內(nèi)置DE生成模塊，因而無需外部FPGA來產(chǎn)生丟失的DE信號(hào)。ADV7513也有一個(gè)嵌入式EDID處理模塊，可以自動(dòng)從HDMI Rx回讀EDID信息，或者手動(dòng)強(qiáng)制回讀。
同樣，構(gòu)建一個(gè)HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器也不是非常復(fù)雜。利用低功耗165 MHz HDMI接收器ADV7611和三通道、8位、330 MHz視頻DACADV7125，可以構(gòu)建一個(gè)高度集成的視頻路徑。Rx包括內(nèi)置的EDID、用于處理熱插拔置位的電路、可以輸出RGB 4:4:4的自動(dòng)CSC(與接收的顏色空間無關(guān))，以及一個(gè)支持亮度/對(duì)比度調(diào)整和同步信號(hào)重新對(duì)齊的器件處理模塊。低功耗音頻編解碼器SSM2604可以解碼立體聲I2S流，并通過DAC以任意音量輸出。該音頻編解碼器的時(shí)鐘源可以從ADV7611 MCLK線獲得，不需要外部晶振，配置只需要執(zhí)行幾次寫操作。
一個(gè)簡單的MCU，例如內(nèi)置振蕩器的精密模擬微控制器ADuC7020就能控制整個(gè)系統(tǒng)，包括EDID處理、顏色增強(qiáng)和一個(gè)帶按鈕、滾動(dòng)條、旋鈕的簡單用戶接口。
圖6和圖7分別顯示VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器的重要部件——視頻數(shù)字化儀(AD9983A)和HDMI Tx (ADV7513)的示例原理圖。不包括MCU電路。
圖6. AD9983A原理圖
圖7. ADV7513原理圖
結(jié)束語
ADI公司的音頻、視頻和微控制器器件可以實(shí)現(xiàn)高集成的HDMI2VGA或VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器從USB連接器獲取的少量電源供電。
兩種轉(zhuǎn)換器均表明：利用ADI器件，可以輕松實(shí)現(xiàn)采用HDMI技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)于應(yīng)在HDMI中繼器配置中工作的設(shè)備，HDMI系統(tǒng)復(fù)雜度會(huì)提高，因?yàn)檫@要求處理HDCP協(xié)議和整個(gè)HDMI樹。兩種轉(zhuǎn)換器均不使用HDMI中繼器配置。
評(píng)論