使用ADV7612接收機(jī)的四通道HDMI輸入、快速開關(guān)多路復(fù)用器

電路功能與優(yōu)勢

ADV7612是一款雙端口Xpressview. 225 MHz HDMI.接收機(jī)，可在兩個輸入端之間實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)。圖1顯示了使用兩個ADV7612作為四路輸入快速開關(guān)HDMI接收機(jī)的電路。

圖1. 雙路ADV7612電路(簡化原理圖：未顯示去耦、端接、復(fù)位和所有連接)

本電路顯示了ADV7612的擴(kuò)展性，在需要四個多路復(fù)用HDMI輸入的應(yīng)用中最高可達(dá)225 MHz TMDS(1080p60，每通道12位;148.5 MHz LLC像素時鐘)或UXGA(1600 × 1200，每通道10位;162 MHz LLC像素時鐘)。對此應(yīng)用而言這是一種經(jīng)濟(jì)的解決方案，工作溫度范圍為.40°C至+85°C擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍。

電路描述

ADV7612為雙HDMI輸入提供接收解決方案。圖1顯示如何在共享視頻和音頻總線上并聯(lián)連接兩個ADV7612，從而實(shí)現(xiàn)四個HDMI輸入的多路復(fù)用。同時顯示如何在不引起總線沖突的條件下設(shè)置I2C通信以及如何在信號源間切換。同時提供軟件包，顯示如何在HDMI中繼器應(yīng)用中處理通信和驗證(參見http://ez.analog.com/community/video)。

當(dāng)多個ADV7612器件共享同一總線時，需要考慮器件的輸出狀態(tài)、三態(tài)總線的能力和總線上負(fù)載的電氣性能。此外，器件必須以非沖突方式從I2C總線加以控制。該電路的板布局十分關(guān)鍵，應(yīng)遵循直線原理并使用可控阻抗，以降低反射和交叉耦合風(fēng)險。完整PCB布局包括在設(shè)計支持包中，可從以下地址下載：www.analog.com/CN0224-DesignSupport。ADV7511 HDMI發(fā)射機(jī)用作后端器件。

總線輸出狀態(tài)

復(fù)位后，ADV7612使引腳P0-P35、HS、VS/FIELD/ALSB、DE、LLC、AP0…AP5、SCLK/INT2和MCLK/INT2進(jìn)入三態(tài)。這些引腳可通過寄存器TRI_PIX、TRI_SYNCS、TRI_LLC、TRI_AUDIO設(shè)置為有效狀態(tài)，如UG-216硬件用戶指南所述，請訪問http://ez.analog.com/docs/DOC-1751。

視頻和音頻總線載入

每次僅一個ADV7612可訪問AV總線;第二器件必須保持三態(tài)。假設(shè)輸出驅(qū)動器阻抗 (P0…P35) 為10 °至20 °(最高驅(qū)動強(qiáng)度)且走線特性阻抗為75 °，需要55 °至65 °的串聯(lián)電阻以匹配走線的特性阻抗。ADV7612上的三態(tài)輸出總線驅(qū)動器具有20 pF的最大電容(請參考ADV7612數(shù)據(jù)手冊中的電氣規(guī)格)。

布局和端接考量

對于本設(shè)計，必須確保傳輸線路得到正確端接且具有可控阻抗。否則，反射(可發(fā)生于較長線路上)可對發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不利影響。

對于像素線路 (P0…P35)、視頻同步 (VS/FIELD/ALSB、HS、DE) 和音頻線路 (AP0、AP1/I2S_TDM、AP2...AP5、MCLK/INT2、SCLK/INT2) — LLC除外，建議在ADV7612驅(qū)動器端使用51 °的串聯(lián)端接電阻，以及特性阻抗為75 °的走線。

線路鎖定時鐘 (LLC) 線路具有相同的75 °特性阻抗，不應(yīng)有串聯(lián)電阻，但遠(yuǎn)端應(yīng)采用對稱端接(150 °至+3.3 V以及150 °至GND)，如圖2所示。

雖然理論上最佳端接值介于50 °與60 °間，但測試中發(fā)現(xiàn)對稱75 ° (2 ×150 °) 端接可增加擺幅，使信號以中間電源(1.65 V) 為中心，這一點(diǎn)十分理想。ADV7511 HDMI發(fā)射機(jī)包括在電路板上，用于發(fā)送兩個ADV7612的多路復(fù)用輸出。

圖2. P0…P35數(shù)據(jù)線路和LLC走線的端接

圖3至圖6顯示各種端接的波形。每種情況下，對稱LLC端接被放置在遠(yuǎn)端(靠近ADV7511)，串聯(lián)端接電阻盡可能靠近兩個ADV7612器件，如圖2所示。

使用Tektronix P6243 FET探頭(1 M°阻抗，1 GHz帶寬，電容小于1 pF)和Tektronix TDS5104B示波器在ADV7511引腳上執(zhí)行測量。

從波形可看出，在LLC線路上使用2 × 150 °端接確保了3.3 V的最大擺幅。

在數(shù)據(jù)線路上使用75 °會使邊沿速度過低。數(shù)據(jù)線路上的33 °和15 °導(dǎo)致下降沿欠沖(圖5和圖6)和上升沿過沖(未顯示)。因此LLC選擇了2 × 150 °，數(shù)據(jù)線路上使用51 °，圖9和圖10中的眼圖做了說明。

圖3. 端接：LLC線路上為對稱2 × 150 _，數(shù)據(jù)線路 (HS) 上為75 _。垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

圖4. 端接：LLC線路上為對稱2 × 100.，數(shù)據(jù)線路 (HS) 上為51 .。

垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

圖5. 端接：LLC上為對稱2 × 68 .，數(shù)據(jù)線路 (HS) 上為串聯(lián)33 .端接。注意0.5 V欠沖。垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

圖6. 端接：LLC上為對稱2 × 33 .，數(shù)據(jù)線路 (HS) 上為串聯(lián)15 .端接。注意1 V欠沖。垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

I2C訪問

上電后，兩個ADV7612器件在主映射上將具有相同I2C地址，這可能導(dǎo)致沖突。

兩個器件上均提供一個CS引腳，允許選擇兩個器件之一。

CS線路拉低后，I2C通信啟用。

CS線路拉高后，I2C通信禁用。

簡單的反相器可減少微控制器端所需的資源，如圖7所示。

圖7. I2C訪問

CEC

電路板上是否實(shí)施CEC取決于最終用戶，而非強(qiáng)制性。如果不需要CEC，CEC引腳應(yīng)保持浮空(如UG-216的附錄B：未使用引腳的推薦配置所述)。此用戶指南可從http://ez.analog.com/docs/DOC-1751下載。

另一種情況下，應(yīng)使用獨(dú)立引擎處理CEC命令。

XTAL_N、XTAL_P

驅(qū)動ADV7612時鐘有兩種方式。兩個器件可具有連接到XTAL_N和XTAL_P引腳的獨(dú)立晶振，或者可共享相同信號時鐘。本電路中，振蕩器發(fā)出的的1.8 V信號時鐘被提供給兩個器件的引腳XTAL_P。在此配置下，XTAL_N必須保持浮空。必須確保正確的布線和接地布局，以消除敏感線路間的耦合。總線每條走線的長度應(yīng)相同。

中斷

兩個器件的中斷必須予以考慮。ADV7612具有兩種可能的中斷：INT1(INT1引腳)和INT2(通過SCLK/INT2、MCLK/INT2或HPA_A/INT2提供)。

不建議通過引腳MCLK/INT2或SCLK/INT2使用INT2，通過TRI_AUDIO寄存器使音頻總線進(jìn)入三態(tài)也會使這些引腳進(jìn)入三態(tài)。

圖8. 雙ADV7612電路板解決方案與ADV7511

圖9. 示波器屏幕截圖。

從ADV7612-U43驅(qū)動信號。在ADV7511輸入端和像素線路P35測量LLC線路(162 MHz)。紅色矩形顯示ADV7511的眼罩。LLC上為2 × 150 .對稱端接，數(shù)據(jù)線路上為51 .串聯(lián)電阻。

垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

圖10. 示波器屏幕截圖。

從ADV7612-U1驅(qū)動信號。在ADV7511輸入端和像素線路P35測量LLC線路(162 MHz)。紅色矩形顯示ADV7511的眼罩。LLC上為2 × 150.對稱端接，數(shù)據(jù)線路上為51 .串聯(lián)電阻。垂直刻度：1 V/div，水平刻度：2 ns/div

布局考量

布局應(yīng)由極短走線組成。理想情況下，在兩個ADV7612間連接相同功能的兩個引腳的走線應(yīng)可能短，并應(yīng)共享同一串聯(lián)端接電阻，該端接電阻盡可能靠近兩個器件，然后連接到總線。實(shí)際上，由于布局限制此要求不可能滿足;因此每個器件需要自身的串聯(lián)端接電阻(參見圖2)。視頻走線應(yīng)盡可能接近相同長度，以提供延遲匹配。

評估與測試

評估本電路時，利用兩個視頻發(fā)生器 (Quantum Data 882)生成UXGA 1600 × 1200像素、30位和1080p60、36位視頻(Samsung2和MoirèX圖案)。使用Astro VA-1831視頻分析儀作為HDMI接收器(從ADV7511輸出)。此外，將P6243 (1 pF, 1 M°, 1 GHz) 探頭連接到Tektronix TDS5104B示波器，然后在ADV7511引腳上觀察ADV7612的視頻信號(LLC和P35)。所得波形用ADV7511眼罩表示為眼圖，圖9和圖10顯示了Samsung2圖案的UXGA視頻(162 MHz、30位)。測試期間使用的MoirèX圖案還顯示了類似的安全裕量。

圖11. 測試設(shè)置

通過Astro VA-1831測量視頻時序，未顯示異常。分析MoirèX的偶數(shù)和奇數(shù)垂直線路(1080p60 36位和UXGA 30位)，顯示所有位同時正確切換，線路間無任何泄漏(MoirèX圖案)。Astro VA-183還顯示，穩(wěn)定的HDMI同步信號和數(shù)據(jù)包具有正確的CRC校驗和。這說明后端ADV7511正確接收了時鐘和同步信息。

測試步驟

1.準(zhǔn)備測試配置，如圖11所示。

2.評估板和測量設(shè)備上電;啟動DVP評估軟件。

3.在DVP評估軟件中，載入ADV7612評估板。

4.在DVP評估軟件中運(yùn)行INIT_PARTS_AND_SET_ PORT_A_ver4.py腳本(請參考設(shè)計資源)。

5.按下初始化按鈕。評估板初始化后，點(diǎn)擊下列按鈕之一：端口A、端口B、端口C或端口D，選擇所需的輸入(參見圖12)。

圖12. 用于選擇HDMI輸入的軟件