HDMI分配器的设计与实现

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声将耦合到复位脚。这将使芯片进入未知状态或者可能损坏一些芯片内部可编程的电路。因此，复位脚必须在电源稳定后为低且保持100ms。

图4 复位时序

正常的RC电路可能不太满足这个要求，推荐使用一些低成本的上电复位IC。
IC的每一个电源引脚都应该有一个0.1μF的去耦电容，且PCB布板的时候要尽量的靠近IC的电源引脚。
HDMI接口在使用中经常会热插拔，因此需要ESD保护。使用ESD二极管来保护电路不被损坏，但是它们也给保护线路带来一些电容。4对TMDS线运行在很高的速率上，因此这4对线有阻抗控制的要求，规定阻抗为100Ω，误差为±15％。在这四对线上加了保护二极管后，差分阻抗会有一些偏移。如果没有阻抗补偿，可能会超出误差范围。不过，SEMTECH公司最新推出的Rclamp0524 ESD保护二极管等产品不需要在PCB LAYOUT的时候加阻抗补偿。
ANX9011提供I2C从接口和MCU通信，设备的I2C地址由复位引脚的上升沿采样DEVAD输入脚的电平决定。当DEVAD为高时，I2C地址为0X62/0X6A，当DEVAD为低时，I2C地址为0X60/0X68，TEST_EN脚必须接地。ANX9030的I2C地址由41引脚DEV_ADDR_SEL在复位的上升沿时的电平决定。若为高I2C地址为0X76/0X7E，当为低时I2C地址为0X72/0X7A。24引脚R_BIAS需用680Ω的电阻上拉，21引脚RSV_L用4.7kΩ的电阻接地。
在PCB LAYOUT时请注意差分阻抗为100Ω，单端的时钟线阻抗为50Ω。差分对的两对线之间的长度差值应该在10密耳以内，不同的差分对之间的长度差值应该在250密耳以内。推荐使用4层或4层以上的PCB板。这样系统可以运行在一个稳定的环境。

系统测试标准和方法
由于HDMI生产厂家有许多，为了保证消费者所买回去的HDMI产品能与其他的HDMI产品配合工作，需要进行兼容性测试（CTS）。各授权测试中心（ATC）也相应的建立起来，按照CTS规范进行测试。
HDMI CTS要求四种类型的设备进行测试：源设备（如DVD、STB）、接收设备（如LCD_TV）、线缆和中继设备。本方案适用于中继设备的测试标准。在中继设备测试中也应该同时满足源设备和接收设备的测试标准。
本产品在1080P状态下的测试眼图如图5所示。

图5 源端1080P状态下测试眼图

在HDMI测试中，HDCP测试也应引起大家的注意。几乎所有具有HDMI特性的系统也都具有HDCP特性。在具体使用中，当出现互操作的测试问题时，往往不是与HDMI相关，而是与HDCP有关。

系统软件实现
本方案中选用STC公司的STC89LE516RD+，其工作频率为0～80MHz，内部FLASH的储存空间为63Kb，RAM的空间为1280字节。使用KEIL C51编程，系统软件可以分为两个部分，一个是ANX9011的初始化的处理和ANX9011的状态机的变化，另一个是ANX9030的初始化的处理和ANX9030的状态机的变化。主循环程序如下。

void main(void){
Init_mcu();
Init_9011();
Init_9030();
while(1){
ANX9011_IntProcess ();
ANX9011_TimerProcess ();
ANX9030_Interrupt_Process();
ANX9030_Timer_Process ();
}
}

1 ANX9011的初始化

在ANX9011的复位电路的上升沿，DEVAD_CLK48B引脚的状态决定ANX9011的I2C地址。假定此引脚为低，I2C地址为0X60和0X68被选择。
首先确认ANX9011存在且能正常工作，代码如下。

c1 = 0;
while (1){
HDMIRX_reset_pin = 0;
delay_ms(10);
HDMIRX_reset_pin = 1;
delay_ms_(10);
c = i2c_read_P0_reg(0x02, &c1);
if ((c == 0) && (c1 == 0x21)) {
c = i2c_read_P0_reg(0x03, &c1);
if (c == 0) && (c1 == 0x90))
break;
}
}

如ANX9011存在，且能正常工作，开始初始化。
2 ANX9030的初始化
在ANX9030的复位电路的上升沿，DEV_ADDR_SEL引脚的状态决定ANX9030的I2C地址。假定此引脚为低，I2C地址为0x72和0x7A被选择。
首先确认ANX9030存在且能正常工作，代码如下：
while (1) {
ANX9030_Resetn_Pin = 0;
delay_ms(2);
ANX9030_Resetn_Pin = 1;
delay_ms(2);
c = ANX9030_i2c_read_p0_reg(ANX9030_DEV_IDL_REG, &c1);
if ((c == 0) && (c1 == 0x30)) {
c = ANX9030_i2c_read_p0_reg(ANX9030_DEV_IDH_REG, &c1);
if((c == 0) && (c1 == 0x90))
break;
}
}
ANX9030在上电复位后，除了像素时钟检测（CKDT）和热插拔检测（HPDT）功能外，ANX9030的大部分功能处于待机状态。软件需要正确的配置其他寄存器。

总结
目前市场上需要的HDMI分配器都需要带信号复制和增强功能。据笔者所知，在市场上出售的HDMI分配器中，较少采用HDMI信号直接分两路的方案。一般都采用HDMI的接收器加上几个HDMI的发送器来完成。随着HDMI市场的成熟，此类产品的需求量会逐渐增加。本文详细说明HDMI分配器的系统结构、芯片特点、设计注意事项和HDMI分配器的测试方法及系统软件设计思路，可作为广大音视频工程师的参考资料。