電路功能與優(yōu)勢(shì)

圖1所示電路是一個(gè)完整的HDMI/DVI至VGA（HDMI2VGA）轉(zhuǎn)換解決方案，帶有模擬音頻輸出。它使用 ADV7611低功耗、高清多媒體接口（HDMI）接收器，可接收高達(dá)165 MHz的視頻流。該電路以USB電纜供電，最高工作分辨率為1600 × 1200 （60 Hz）。

電路使用擴(kuò)展顯示識(shí)別數(shù)據(jù)（EDID）內(nèi)容， 確保來(lái)自HDMI/DVI的視頻流可達(dá)到HDMI源、轉(zhuǎn)換器和視頻圖像適配器（VGA）顯示所支持的最高分辨率。

圖1. HDMI至VGA （HDMI2VGA）轉(zhuǎn)換器功能框圖（原理示意圖：未顯示所有連接）

HDMI接收器還可用來(lái)調(diào)節(jié)視頻，如亮度或?qū)Ρ榷龋灰纛l 編解碼器可用來(lái)設(shè)置音頻輸出的音量。

該電路有很多優(yōu)勢(shì)。高度集成的視頻接收器無(wú)需額外的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）便可調(diào)節(jié)視頻。可輕松通過(guò)I2C寫(xiě)入調(diào)節(jié)亮度、對(duì)比度或改變音頻音量。內(nèi)置式EDID存儲(chǔ)器可減少器件數(shù)量和電路板面積。降壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器允許USB端口對(duì)電路供電。通過(guò)采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的片間連接，接收器、編解碼器和視頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）之間可實(shí)現(xiàn)直接互連。該電路使用2層印刷電路板（PCB），能以高達(dá)UXGA的分辨率（60 Hz時(shí)1600 × 1200）工作。

電路描述

ADV7611 為HDMI輸入提供接收解決方案，并具有5 V電纜檢測(cè)、熱插拔檢測(cè)線路置位和用于EDID的DDC線路。 集成了一個(gè)內(nèi)部EDID RAM，可顯示HDMI源。本電路中的內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換器（CSC）可轉(zhuǎn)換任何HDMI色彩空間至8位RGB444字，適合驅(qū)動(dòng) ADV7125 視頻DAC輸入。它涉及如下色彩空間的轉(zhuǎn)換：RGB、YCrCb（601和709）、XVYCC（601和709）以及HDMI規(guī)范中的其他色彩空間。ADV7611還支持所有444和422之間轉(zhuǎn)換的采樣方案。

ADV7125 視頻DAC可將接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成VGA兼容模擬信號(hào)。

轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的音頻處理始于 ADV7611 的內(nèi)置音頻數(shù)據(jù)包提取模塊。該器件可輸出幾乎任何HDMI標(biāo)準(zhǔn)；然而，后端的SSM2604 音頻編解碼器僅接受以44.1 kHz或48 kHz速率采 樣、并以線性脈沖碼調(diào)制（LPCM）的I2S數(shù)據(jù)流。為保證這種I2S數(shù)據(jù)流的正常傳送，ADV7611必須提供具有適當(dāng)EDID內(nèi)容的HDMI源，且EDID內(nèi)容必須僅有LPCM功能。

音頻線路的輸出信號(hào)阻抗為100Ω，并且需要一個(gè)額外的功率放大器級(jí)以便連接耳機(jī)或揚(yáng)聲器。

該電路采用 ADuC7020 微控制器控制。ADuC7020采用I2C SDA和SCL線路，通過(guò) ADG736 連接，并切換到任一VGA顯示數(shù)據(jù)通道（DDC）線路或主I2C總線。這種切換可以將主I2C總線從VGA I2C DDC線路中隔離，以降低任何潛在沖突的風(fēng)險(xiǎn)（以防萬(wàn)一監(jiān)視器與其他設(shè)備共享DDC I2C，或VGADDC線路故障）。主I2C總線包含ADV7611和SSM2604 I2C從機(jī)設(shè)備。

ADuC7020 亦帶有通用異步收發(fā)器（UART）線路。它們與串行編程按鈕（與P0.0相連）和復(fù)位按鈕共同使用，通過(guò)可執(zhí)行文件對(duì)片內(nèi)閃存進(jìn)行編程。正常工作時(shí)，UART接口在軟件開(kāi)發(fā)期間還可用于調(diào)試輸出或終端。它需要一個(gè)額外的電平轉(zhuǎn)換器（比如 ADM3202ADM3202）通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)接口連接電腦。 ADuC7020 同時(shí)連接 ADV7611 的INT1和RESET引腳和 ADV7125的 PSAVE 引腳，用于視頻DAC控制。

該電路板使用兩個(gè) ADP2301 降壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，以5 V USB電源對(duì)電路板供電。這款高效率調(diào)節(jié)器可為電路板上的器件提供3.3 V和1.8 V電源。

初始化電路板

當(dāng)電路板第一次通電時(shí)，它將VGA EDID從監(jiān)視器讀回，對(duì) ADV7611編程，使其接收HDMI流，并對(duì) SSM2604 編程，使I2S音頻可以通過(guò)DAC輸出。

設(shè)置EDID內(nèi)容

HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器確保視頻顯示器支持的正確視頻標(biāo)準(zhǔn)可通過(guò)HDMI鏈路發(fā)送。HDMI規(guī)范要求HDMI源在發(fā)送視頻流之前檢查支持的HDMI接收器視頻模式。一旦HDMI源讀取了EDID內(nèi)容，它便只能選擇視頻顯示器支持的標(biāo)準(zhǔn)，理想化的情況是該標(biāo)準(zhǔn)正好最適用于該顯示器。因此，要確保顯示器支持輸出視頻，EDID內(nèi)容非常重要。

音頻標(biāo)準(zhǔn)的處理方法與此類(lèi)似。EDID的內(nèi)容中同時(shí)列出了HDMI接收器支持的音頻標(biāo)準(zhǔn)。HDMI源發(fā)送的音頻流必須匹配EDID內(nèi)容羅列的標(biāo)準(zhǔn)之一。

ADuC7020用于讀取VGA內(nèi)容，以確定監(jiān)視器的能力。典型監(jiān)視器的VGA EDID不羅列音頻能力，并且可能含有ADV7611 不支持的視頻分辨率（例如超過(guò)165 MHz的像素速 率以及60 Hz時(shí)的1920 × 1200 VESA）。

因此，確保傳送至HDMI源的EDID內(nèi)容僅包含 ADV7611 和VGA顯示通常支持的視頻模式便非常重要。

為 ADV7611準(zhǔn)備EDID

最近發(fā)送至HDMI源的EDID信息初始源包含來(lái)自VGA監(jiān)視器并經(jīng)過(guò)讀取和更改的EDID。一旦讀取，VGA EDID便將以下字節(jié)復(fù)制到內(nèi)部ADuC7020 RAM作更改。一旦完成更改，它們便提供給HDMI源（通過(guò) ADV7611 內(nèi)部EDID）。

? Bytes［0:19］， 報(bào)頭信息

? Bytes［19:24］， 基本顯示信息

? Bytes［25:34］， 顏色坐標(biāo)

? Bytes［35:37］， 已建立的位圖設(shè)置（ ADV7611全部支持）

EDID的第20位字節(jié)（視頻輸入參數(shù)）被修改為0以表示 HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器是一種數(shù)字視頻輸入。

EDID的字節(jié)［38:54］包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序信息。為確保所列模式無(wú)一超過(guò)165 MHz的最大像素時(shí)鐘頻率，STD時(shí)序信息模塊中列出的每一種模式均使用如下公式計(jì)算像素時(shí)鐘頻率：

PCLK = （X分辨率 + 1） × （Y分辨率 + 1） × 垂直刷新率

上面的方程估算傳輸視頻時(shí)必須使用的最小像素頻率。該估算基于這樣一個(gè)假設(shè)：視頻僅包含一個(gè)水平同步脈沖，每行脈沖寬度僅為一個(gè)像素值，并且每幀的垂直消隱間隔 （VBI）僅一行。在實(shí)際應(yīng)用中不會(huì)采用這種類(lèi)型的視頻，并且該估算也只是近似值。若要獲得準(zhǔn)確的PCLK值，請(qǐng)查找基于實(shí)際VESA標(biāo)準(zhǔn)的表格。

若計(jì)算得到的PCLK頻率超過(guò)165 MHz，則EDID放棄使用該視頻模式。

EDID的下一部分（字節(jié)［54:125］）由4個(gè)描述符模塊占據(jù)（［54:71］、［72:89］、［90:107］和［108:125］）。該應(yīng)用檢查全部4個(gè)描述符模塊，并鑒別出兩種類(lèi)型的描述符：

詳細(xì)的時(shí)序描述符（起始兩位字節(jié)中至少有一個(gè)為非零），用于像素時(shí)鐘頻率

監(jiān)視器范圍描述符（起始兩位字節(jié)為零，第四位字節(jié)等于253），用于監(jiān)視器支持的最大像素時(shí)鐘頻率

詳細(xì)時(shí)序描述符（DTD）表示監(jiān)視器的本地視頻時(shí)序。起始兩位字節(jié)包含像素時(shí)鐘頻率值。若超過(guò)165 MHz，則整個(gè)描述符由適合640 x 480 （60 Hz）視頻模式的DTD模塊替換。

監(jiān)視器范圍描述符包含監(jiān)視器可處理的最高PCLK頻率信息。若它超過(guò)165 MHz，則將其設(shè)為等于165 MHz。

標(biāo)準(zhǔn)EDID的最終模塊包含兩個(gè)字節(jié)。

第126位字節(jié)給出額外EDID模塊的數(shù)目。本應(yīng)用以1覆寫(xiě)此字節(jié)以提供一個(gè)額外的EDID。

第127位字節(jié)是校驗(yàn)和字節(jié)。

額外的EDID模塊（CEA-861類(lèi)型）長(zhǎng)度為128字節(jié)，包含音頻能力和可支持視頻標(biāo)準(zhǔn)的640 x 480像素的描述信息。該模塊的主要目的是為HDMI源提供音頻能力信息：帶有左前置和右前置揚(yáng)聲器的立體聲LPCM，44.1 kHz、48 kHz和32kHz。CEA-861模塊還包含所支持視頻標(biāo)準(zhǔn)的額外信息，如YCbCr444和YCbCr422，以及標(biāo)準(zhǔn)RGB。