基于DaVinci技術(shù)的HDMI接口的硬件設(shè)計

摘 要：以TI公司生產(chǎn)的基于達芬奇技術(shù)的最先進的媒體處理器TMS320DM6467作為核心處理器。該設(shè)計根據(jù)TMS320DM6467內(nèi)部的高清模塊、VPIF接口以及McASP接口，采用HDMI發(fā)送器與接收器SiI9134與SiI9135，設(shè)計出高清晰度多媒體數(shù)字信號的輸入與輸出系統(tǒng)，實現(xiàn)對高清晰度多媒體數(shù)字信號的發(fā)送與接收。

關(guān)鍵詞：TMS320DM6467；高清模塊；VPIF；McASP；SiI9134；SiI9135

中圖分類號：TN949.197 文獻標識碼：A

Hardware Design of HDMI Interface Based on DaVinci HD

LU Xinlei1，2

(1.CNPC Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714 ，China; 2.College of Measurecontrol

Technology and Communication Engineering ，Harbin University of Science and Technology ， Harbin 150040 ，China)

Abstract:In this paper， TI DaVinci technologybased company's most advanced media processor TMS320DM6467 is the core processor. The design is based on the internal HD TMS320DM6467 module， VPIF interface and McASP interface， using HDMI transmitter and receiver SiI9134 and SiI9135， designed for highdefinition multimedia digital signal input and output system， the realization of highdefinition multimedia digital signal Sending and receiving.

Key words:TMS320DM6467; HD module; VPIF; McASP; SiI9134; SiI9135

1 引 言

隨著社會技術(shù)的發(fā)展高清視頻正在帶來一場革命，使我們在各個領(lǐng)域發(fā)生著深刻的變化，已經(jīng)在汽車、計算機、移動電話及網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域迅速發(fā)展。簡單的語音與標清視頻已不能滿足人們的需求，人們開始關(guān)注高清視頻處理，并且要求越來越多高^［1］。TI公司生產(chǎn)的TMS320DM6467數(shù)字媒體處理器，基于DSP的超強性能SoC，為實時、多種格式的高清視頻轉(zhuǎn)碼進行了專門的設(shè)計。配合Silicon Image公司的HDMI發(fā)送器與接收器SiI9134與SiI9135使用，適合應(yīng)用于媒體播放、數(shù)字媒體適配器、數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝像機、數(shù)字視頻服務(wù)器和用于監(jiān)控領(lǐng)域的IP機頂盒^［2］。

2 高性能達芬奇處理器

TMS320DM6467是TI公司在2008年初推出的一款具有達芬奇技術(shù)的數(shù)字媒體處理器。它基于DSP的SoC(SystemOnChip)，集成了一個ARM926EJ-S核與一個C64x+DSP核，并采用兩個可編程的高清視頻圖像協(xié)處理器（HDVICP）引擎，在執(zhí)行與處理H.264HP@L4的多格式高清視頻編解碼方面具有極高的性能。它還具有視頻接口（VPIF）、傳送流接口（TSIF）、視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎（VDCE）、以太網(wǎng)控制器（EMAC）、集成PHY的USB2.0端口、外設(shè)組件互連（PCI）主/從接口、通用異步收發(fā)器/紅外數(shù)據(jù)連接/約定信息速率（UART/IrDA/CIR）模塊、64位可編程通用定時器、串行外設(shè)接口（SPI）、主/從I2C模塊、兩個多通道音頻串口（McASP）等。系統(tǒng)框圖如圖1：

圖1 TMS320DM6467處理器系統(tǒng)框圖

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計

本文采用的HDMI發(fā)送器與接收器是Silicon Image公司生產(chǎn)的SiI9134與SiI9135。SiI9134先進的HDMI 1.3發(fā)送器，在60Hz支持高達1080p的分辨率，36 位色彩深度，Dolby True HD以及高比特率的音頻格式，提供豐富數(shù)字視頻和音頻體驗，廣泛應(yīng)用在家庭影院如DVD播放器和刻錄機，A/V接收器，數(shù)字機頂盒和PVR。而HDMI 1.3接收器SiI9135是雙路輸入，直接和數(shù)字電視如LCD-TV，等離子電視和DLP， LCOS， SXRD與D-ILA等。它的兩個HDMI輸入能用來連接兩個HDMI 1.3源設(shè)備如HD-DVD 或藍光播放器或從游戲機到有HDMI 1.3功能的HDTV連接。

HDMI接收/發(fā)送系統(tǒng)中，使用了DM6467的四個外圍設(shè)備。這些外圍設(shè)備包括：視頻端口接口（VPIF），多通道音頻串行端口（McASP），I2C串行總線，通用輸入/輸出（GPIO）。3.1 HDMI發(fā)送電路設(shè)計

HDMI發(fā)送器SiI9134具有深色HDMI1.3標準，高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（HDCP）1.2標準和數(shù)字視頻接口（DVI）1.0標準。SiI9134的主要特點為：綜合最小化傳輸差分信號(TMS)內(nèi)核工作在25-225MHz，其分辨率高達1080P；靈活的視頻接口支持24/30/36-bit RGB/YCbCr 4:4:4、16/20/24-bit YCbCr 4:2:2、8/10/12-bit YCbCr 4:2:2 (支持BT.656)、12/15/18-bit雙沿時鐘輸入以及BTA-T1004視頻輸入；靈活的視頻格式轉(zhuǎn)換；靈活的數(shù)字音頻接口支持高比特率壓縮的DTS?HD和杜比True?HD音頻、專用的4端口（8通道）的I2S輸入、專用的4端口（8通道）的DSD輸入支持超級音頻CD（SACD）、專用的1端口索尼/飛利浦數(shù)字互連格式（SPDIF）輸入并且兼容IEC60958和IEC19637；主控I2C接口用于連接DDC，從模式I2C接口用于外部處理器的控制；集成的HDCP加密引擎，用于傳輸受保護的音頻和視頻內(nèi)容；監(jiān)控檢測支持熱插拔接收檢測；可編程數(shù)據(jù)能夠啟用發(fā)生器和同步提取。

發(fā)送模塊主要由三個部分組成：DM6467核心板（DM6467DMSoC），深色技術(shù)的SiI9134發(fā)射器和一個Type A標準的HDMI連接器。發(fā)射端的邏輯框圖如圖2。

1. DM6467?核心板與SiI9134發(fā)射器的信號傳輸電路連接

1) 音頻接口(McASP0)

四端口的I2S：AHCLKX0與MCLK引腳相連，ACLKX0與SCK引腳相連，AFSX0與WS引腳相連，AXR0［3:0］與SD［3:0］引腳相連。

一端口的SPDF：AHCLKX0與MCLK引腳相連，AXR0［0］ 與SPDIF引腳相連。

McASP包含發(fā)射和接收接口，可以同步操作，或完具有全獨立的主時鐘，位時鐘，幀同步。DM6467中具有兩個McASP設(shè)備，由于其集成的限制，McASP1模塊不應(yīng)用于該系統(tǒng)當中。該McASP0模塊包括四個序列，在不同的模式中可單獨使能發(fā)送或接收（除了在DIT的方式接收）。

2) 視頻接口(VPIF)

時鐘：VP_CLKO2與IDCK引腳相連。

數(shù)據(jù)：Y/C 4:2:2 (Y)VP_DOUT［7:0］與D［23:16］引腳相連，(C)VP_DOUT［15:8］與D［35:28］引腳相連。

Y/C 4:2:2復(fù)用 (Y/C) VP_DOUT［15:8］與D［23:16］ 引腳相連，D［35:28］ 不使用。

VPIF 視頻接口發(fā)送雙通道功能的8位BT.656和單通道16位BT.1120（支持720p，1080i和1080 -30p）。

3) I2C控制

時鐘：SCL與 CSCL引腳相連。

數(shù)據(jù)：SDA與CSDA引腳相連。

DM6467為工作在主機模式，SiI9134工作在從機模式。

4) INT

SiI9134的中斷信號由DM6467 的GPIO進行控制。

2. SiI9134發(fā)射器與HDMI連接器的信號傳輸電路連接

1) 三組最小傳輸差分信號(TMDS)對數(shù)據(jù)通道

TX0+與Pin 7引腳相連，TX0- 與Pin 9引腳相連，TX1+與Pin 4引腳相連，TX1- 與Pin 6引腳相連，TX2+與Pin 1引腳相連，TX2-與Pin 3引腳相連。

SiI9134發(fā)射器通過三組差分信號對，向HDMI連接器發(fā)送信號。

2) 一個TMDS對時鐘通道

TXC+與Pin 10引腳相連，TXC-與Pin 12引腳相連。

向連接器發(fā)送時鐘信號，此時鐘也為差分信號。

3) I2C控制連接

DSDA與Pin 16引腳相連，DSCL與Pin 15引腳相連。

此時SiI9134工作在主機模式，連接器為從機。

4) 熱插拔檢測（HPD）

HPD與Pin 19引腳相連，直接受DM6467的GPIO控制。

SiI9134的RESET信號由核心板或DM6467的GPIO控制，SiI9134信號需要正確設(shè)置：CI2CA，EXT_SWING，電源和接地信號。靜電保護可以選擇安裝，HDMI視頻輸出模式為：BT.656，BT.1120（支持720p，1080i和1080-30P）。

3.2 HDMI接收電路設(shè)計

HDMI接收器SiI9135具有深色HDMI1.3標準以及增強的音頻功能，支持高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（HDCP）1.1標準和數(shù)字視頻接口（DVI）1.0標準。SiI9134的主要特點為：TMS內(nèi)核工作在25-225MHz，其分辨率高達1080P；靈活的視頻接口支持36-bit RGB/YCbCr 4:4:4、16/20/24-bit YCbCr 4:2:2、8/10/12-bit YCbCr 4:2:2 (支持BT.656)以及12/15/18-bit雙沿時鐘輸入；靈活的視頻格式轉(zhuǎn)換；靈活的數(shù)字音頻接口支持高比特率壓縮的DTS HD和杜比True HD音頻、共享的4端口（8通道）的I2S輸入、共享的4端口（8通道）的DSD輸入支持SACD、共享的1端口SPDIF輸入，并且兼容IEC60958和IEC19637；從模式I2C接口用于連接DDC以及外部處理器的控制；集成的HDCP加密引擎，用于接收受保護的音頻和視頻內(nèi)容。

接收模塊主要由三個部分組成：DM6467核心板（DM6467?DMSoC），深色技術(shù)的SiI9135接收器和一個Type A標準的HDMI連接器。接收端的邏輯框圖如圖3。

圖3 接收端的邏輯框圖

1. DM6467?核心板與SiI9135接收器的信號傳輸電路連接

1) 音頻接口

四端口的I2S：AHCLKR0 與MCLK引腳相連，ACLKR0與 SCK引腳相連，AFSR0與WS引腳相連，AXR0［3:0］與SD［3:0］引腳相連。

2) 視頻接口

時鐘：VP_CLKIN0與ODCK引腳相連。

數(shù)據(jù)：Y/C 4:2:2 (Y)VP_DIN［7:0］與D［23:16］引腳相連，(C)VP_DIN［15:8］與D［35:28］引腳相連。

Y/C 4:2:2復(fù)用 (Y/C) VP_DIN［15:8］與D［23:16］ 引腳相連，D［35:28］ 不使用。

VPIF 視頻接口接收雙通道功能的8位BT.656和單通道16位BT.1120。

3) I2C控制

時鐘：SCL與 CSCL引腳相連。

數(shù)據(jù)：SDA與CSDA引腳相連。

此時DM6467為主機，SiI9135為從機。

4) INT

SiI9135的中斷信號由DM6467 的GPIO進行控制。

5) SCDT

主從SiI9135接收器由DM6467 的GPIO進行控制。

2. SiI9135接收器與HDMI連接器的信號傳輸電路連接

1) 三組最小傳輸差分信號對數(shù)據(jù)通道

連接器0：R0X0+與Pin 7引腳相連，R0X0-與Pin 9引腳相連，R0X1+ 與Pin 4引腳相連，R0X1-與Pin 6引腳相連，R0X2+與Pin 1引腳相連，R0X2-與Pin 3引腳相連。

連接器1：R1X0+與Pin 7引腳相連，R1X0-與?Pin 9引腳相連，R1X1+與Pin 4引腳相連，R1X1-與Pin 6引腳相連，R1X2+與Pin 1引腳相連，R1X2-與Pin 3引腳相連。

SiI9135接收兩組連接器發(fā)出的差分數(shù)據(jù)。

2) 一個TMDS對時鐘通道

連接器0：R0C+與Pin 10引腳相連，R0C-與Pin 12引腳相連。

連接器1：R1C+與Pin 10引腳相連，R1C-與Pin 12引腳相連。

時鐘由連接器端的外部設(shè)備提供。

3) I2C控制連接

連接器0：DSDA0與Pin 16引腳相連，DSCL0與Pin 15引腳相連。

連接器1：DSDA1與Pin 16引腳相連，DSCL1與Pin 15引腳相連。

SiI9135為從機，HDMI連接器連接的設(shè)備為主機。

4) 熱插拔檢測（HPD）

HPD與Pin 19引腳相連，直接受DM6467的GPIO控制。

SiI9135的RESET信號由核心板或DM6467的GPIO控制，SiI9135信號需要正確設(shè)置：CI2CA，R0PWR5V， R1PWR5V，電源和接地信號。靜電保護可以選擇安裝，HDMI視頻輸出模式為：BT.656，BT.1120（支持720p，1080i和1080-30P）。

4 結(jié)束語

著重介紹了TMS320DM6467處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并選用了HDMI發(fā)送器與接收器SiI9134與SiI9135設(shè)計出數(shù)字多媒體視頻顯示采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了高清視頻輸出，數(shù)字音頻的播放，在數(shù)字多媒體服務(wù)與監(jiān)控領(lǐng)域有著廣闊發(fā)展。

參考文獻

［１］ 中國市場監(jiān)測中心，2008-2009年中國數(shù)字視頻產(chǎn)品市場現(xiàn)狀分析與前景預(yù)測報告［R］.2008，8：55-56.

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［6］ Texas Instruments，DM6467 Evaluation Module Technical Reference［S］.2007.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文