音/视频信息回放系统的HDMI发送器解决方案

　　现在市场上大多回放系统都采用独立的音/视频接口，如音频采用RCA端子、同轴端子等；视频采用S端子、色差端子、DVI接口等。这些接口体积大(如DVI，不适合应用在便携设备上)，且接口独立、接线太多。另外．传统的接口很多是模拟的，如RCA、S端子，它们都难以让现在的数码产品的优势体现出来。

　　高清多媒体接口HDMI|0">HDMI在各方面都展现了它独特的优势：体积小，带宽高；不仅能够传输从SDTV到HDTV|0">HDTV分辨率的非压缩数字视频图像，而且能够同时传输2～8通道数字音频，接口友好；能够通过显示数据通道(DDC)读取接收设备的E-EDID结构，自动确定发送给接收端所支持的音／视频格式；采用了HDCP|0">HDCP宽带数字内容保护机制，防止非法设备的偷听。这些都满足了消费者对数字产品的新需求，因此HDMI接口在各种数码产品上的廊用越来越广泛。

　　1 回放系统

　　回放系统，主要是把从外部存储卡(SD、MMC等)读到的或通过有线(USB等)、无线(无线网卡等)传输方式接收到的音／视频信息，解码后通过一定的音／视频接口传输给视听设备(如TV等)，对数码照片、数码摄像等音／视频进行回放。

　　从图1

　　HDMI接口有3个独立的通信通道：TMDS、DDC、CEC。其中，TMDS通道用来传输音／视频数据以及辅助数据；DDC用来在自动配置中源端读取接收端的E-EDID数据结构；CEC是一个可选通道，用来支持一些高级用户功能，如红外遥控等。

　　2.2 HDMI信号编码

　　HDMI有3种工作模式：控制周期、视频数据周期和数据岛周期。控制周期用来传输引导信息；视频数据周期用来发送有效视频行的像素；数据岛周期用来传输音频采样数据包和辅助数据包。一个带有视频信息的行周期上数据的周期分配情况如图3所示。

　　在3个周期，TMDS通道上采用不同的编码：控制周期，每通道2位有效信息，只有4种编码组合；数据岛周期，每通道4位有效信息，16种编码组合，因此编码比较简单，查表可得；视频数据周期相对复杂一些，采用TMDS编码。TMDS编码是一种将8位字符变换为lO位字符的一种特殊的编码方式。首先，将8位字符，在最低位不变情况下，对剩下7位与前一个编码数据对应的7位通过"异或"(XOR)或者"异或非"(XNOR)最小变化编码(编码前后变化最少)为9位的字符(第9位标志采用了哪种变换方式，O表示XNOR，l表示XOR)。然后，根据已经传输的数据O和l的个数以及当前将传输数据的0和1个数，决定是否对第一步所产生的9位信息中的8个数据位作反转操作(如果已经传输了更多l，而且当前数据的l比O多，那么反转)，变换成10位的直流平衡码(第10位标志是否作了反转，1表示作了反转，O表示没有反转)。最后，编码后的数据经过串行化之后在TMDS通道上以差分形式串行发送出去。

　　2.3 HDMI支持的音／视频格式

　　①视频。HDMI能够支持RGB4：4：4、YCbCr4：4：4、YCbCr4：2：2三种像素编码格式。传输视频时，必须遵从一定的视频格式所规定的视频行的像素数、场的行数(有效数和总数)和两个同步信号的位置、极性、持续时间等。HDMI支持的基本视频格式时序有640×480 p@59．94／60 Hz、1280×720 p@59．94／60 Hz、1 920×1 080 i@59．94／60 Hz、720×480 p@59．94／60 Hz、720(1440)×480 i@59． 94，60 Hz、1 280×720 p@50 Hz、1 920×1 080 i@50 Hz、720×576p@50 Hz、720(1440)×576 i@50 Hz。

　②音频。HDMI采用"包"结构在数据岛周期发送音频数据，包结构采用IEC60958或者IEC61937封装形式。HDMI至少支持IEC60958结构的两通道L-PCM，采样频率可以是32 kHz、44．1 kHz、48 kHz，采样深度为16位或者更多；允许以IEC60958或者IEC61937任何一种包格式发送L-PCM或者编码的音频数据，采样频率为44．1 kHz、48 kHz、88．2 kHz、96 kHz、176，4 kHz或者192 kHz。音频采样包有两种布局(Layout)：第1种布局在每个子包都发送通道l和通道2的音频数据，只支持2通道的音频；第2种布局在子包[O～3]上分别发送通道[1，2]到通道[7，8]的音频数据，支持4～8通道的音频。

　　2．4 HDCP内容保护

　　HDMI采用HDCP主要有3个重要用途：

　　首先，HDCP可用来验证接收设备是否被授权接收加密内容。源端首先通过DDC通道和接收端交换设备密钥，验证接收设备，并生成一个共用密钥，相当于建立起加密通道。其次，传输过程中，HDCP在源端加密，在接收端解密，防止加密内容在传输过程中泄漏。源端(或接收端)分别利用公用密钥在加密器中产生24位的伪随机数据流(通过"异或")加密(或解密)输入的24位数据，如图4所示。

还有，HDCP能够识别和"吊销"未经授权的设备，以防止非法密钥的大量发布。HDCP有一个更新功能：数字内