電路功能與優(yōu)勢

圖1所示電路是一個完整的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）。

電路使用擴展顯示識別數(shù)據(jù)（EDID）內(nèi)容， 確保來自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接收器還可用來調(diào)節(jié)視頻，如亮度或?qū)Ρ榷龋灰纛l 編解碼器可用來設(shè)置音頻輸出的音量。

該電路有很多優(yōu)勢。高度集成的視頻接收器無需額外的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）便可調(diào)節(jié)視頻。可輕松通過I2C寫入調(diào)節(jié)亮度、對比度或改變音頻音量。內(nèi)置式EDID存儲器可減少器件數(shù)量和電路板面積。降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器允許USB端口對電路供電。通過采用業(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、熱插拔檢測線路置位和用于EDID的DDC線路。 集成了一個內(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 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)字信號轉(zhuǎn)換成VGA兼容模擬信號。

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阻抗為100Ω，并且需要一個額外的功率放大器級以便連接耳機或揚聲器。

該電路采用 ADuC7020 微控制器控制。ADuC7020采用I2C SDA和SCL線路，通過 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（以防萬一監(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，通過可執(zhí)行文件對片內(nèi)閃存進(jìn)行編程。正常工作時，UART接口在軟件開發(fā)期間還可用于調(diào)試輸出或終端。它需要一個額外的電平轉(zhuǎn)換器（比如 ADM3202ADM3202）通過RS232標(biāo)準(zhǔn)接口連接電腦。 ADuC7020 同時連接 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 ADP2301 降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，以5 V USB電源對電路板供電。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，它將VGA EDID從監(jiān)視器讀回，對 ADV7611編程，使其接收HDMI流，并對 SSM2604 編程，使I2S音頻可以通過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)的處理方法與此類似。EDID的內(nèi)容中同時列出了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165 MHz的像素速 率以及60 Hz時的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信息初始源包含來自VGA監(jiān)視器并經(jīng)過讀取和更改的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 ADV7611 內(nèi)部EDID）。

? Bytes［0:19］， 報頭信息

? 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)時序信息。為確保所列模式無一超過165 MHz的最大像素時鐘頻率，STD時序信息模塊中列出的每一種模式均使用如下公式計算像素時鐘頻率：

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

若計算得到的PCLK頻率超過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個描述符模塊，并鑒別出兩種類型的描述符：

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

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鐘頻率

詳細(xì)時序描述符（DTD）表示監(jiān)視器的本地視頻時序。起始兩位字節(jié)包含像素時鐘頻率值。若超過165 MHz，則整個描述符由適合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覆寫此字節(jié)以提供一個額外的EDID。

第127位字節(jié)是校驗和字節(jié)。

額外的EDID模塊（CEA-861類型）長度為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。