HDMI应用设计中需要考虑的几个问题及对策
高清晰多媒体接口(HDMI)确立了一种标准方法,可通过高速串行数字接口信令,将各种高清信号源诸如DVD、机顶盒(STB)、数字视频照相机(DVC)进行连接,并把未经压缩的数字视频和音频传输到数字电视、投影仪等接收器,其中的视频、图像和音频信号都通过一条数字串行连接来传输,并与EIA-861B兼容。在电子工程专辑旗下的数字电视应用设计网站举行的《HDMI设计挑战》专题讨论中,美国模拟器件公司(ADI)显示产品营销经理窦烈先生应邀与工程师进行互动。我们基于此专题讨论,总结了HDMI应用设计中经常出现的一些问题供读者参考。
HDMI多路复用器件的选用
由于消费电子设备的多样化,目前的数字电视很多时候需要接收机顶盒、高清DVD、DVC等多个信号源发来的HDMI信号,这时一个HDMI接口就不够用了。因此有很多工程师都询问了关于HDMI多路复用器件的选用问题。
窦烈表示,选用HDMI多路复用器时,要考虑该器件的集成度和外围器件成本问题,不是一个CMOS开关就能解决问题的。如果选用的开关器件不具有集成的缓冲器,没有50欧姆终端电阻(Terminator),或者没有均衡器和DDC信号配置功能,就需要大量的外围器件(包括铁氧体磁珠),从而增加了BOM成本、开发时间和难度。窦烈同时建议工程师考虑ADI的AD8190(支持两个HDMI输入)或AD8191(支持四个HDMI输入),此器件具有很高的集成度,无需外围器件,且具有先进的均衡技术,可实现20多米长的电缆连接1080P的高清设备。
HDMI的ESD防护
HDMI接口是一种易受瞬间破坏的外接端口,HDMI插头的内部ESD保护不足以使图像芯片免受破坏。为了确保该端口的性能,消费电子制造商们需要加强HDMI端口的ESD性能,他们通常采用全球认可的ESD标准IEC61000-4-2,但还需要额外的附加保护才能满足要求。
网友“WALEDER”表示,在实际使用时不建议使用常规的ESD器件,因为它们的电容一般是小于2pF,建议使用小于1pF的专门器件,大约会贵3倍。而网友“泰然处之”建议,不同HDMI芯片的供应商应该给其客户提供从高到低的HDMI ESD芯片选择,区别主要是HDMI ESD芯片的抗静电的等级。同时需要考虑到通过HDMI测试标准。
读者可以到数字电视网站上搜索《在HDMI设计中考虑ESD/CDE问题》这篇文章,上面有更为详细的论述。而飞利浦半导体公司也在前不久推出了一款支持HDMI 1.3规范的ESD保护芯片IP4776CZ38,具有很高的集成度,可以避免使用分立器件的麻烦。
HDMI的热插拔
与大多数面向消费类产品的接口一样,HDMI接口也是支持热插拔的。对此有网友提出疑问:HDMI要求支持热插拔,是不是要求在HDMI信号线插上之后能够自动检测到HDMI信号显示?如果当前状态不是在HDMI的时候是否也要求转换到HDMI状态?
网友“西门乱弹”对第一个问题提出见解:HDMI接口第19脚HPD为Hot plug detect,用来支持热插拔,当源端18脚+5v=high,终端HPD=HIGH时可建立连接状态,因此只要满足源端开机(+5V=HIGH)和终端E-EDID可读的条件(HPD=HIGH)就能满足热插拔。而窦烈表示,对于当前状态不在HDMI的时候,TX有三种选择:Power Down、打开DVI或者打开HDMI。而网友“Simon Shi”则具体地说道,其实如果源端设计的好,源端的HPD信号应该下拉一个电阻,这样保证源端在Power Down状态下HPD为低电平。而终端的HPD信号最好和一个GPIO口连接,由GPIO来控制HPD信号的高低转换。
高速布线问题
论坛中有网友对HDMI的设计难点提出了疑问。窦烈对此表示,当传输1080P时HDMI信号速率将达到1.48G,另外系统设计中还要考虑到HDCP的处理,因此HDMI布线时必须考虑高速布线问题,必须考虑线长、线宽设置和布局问题。
窦烈同时补充到,由於HDMI标准定制实行的时间不长而世界各地运用HDMI设计产品(尤其是LCD TV)的公司众多,所以在系统设计中达标的水平参差不齐。甚至有些标准信号源的厂商都会出问题。其结果是造成了形形色色的终端(例如TV)和源端(例如DVD)的不兼容。这也就是为什么每年两次在加州进行地终端源端(SINK/SOURCE)对插(PLUGFEST)规模越搞越大,时间越拉越长的原因。
传输距离问题
不少工程师十分关注HDMI的传输距离,网友“POTTO”提出,要实现传输距离长的方案,一是选择用大AWG的线来做传输,但是这样所占空间太大,二是选用支持长距离传输的HDMI芯片。对此窦烈提出建议:要实现长距离传输,一定要选用具有优秀的均衡(equalization)能力的传送和接收芯片,ADI的AD9388和ADV744x系列能很好的达到三十米线缆传输1080P的要求。而不少网友也各抒己见举例了几款能实现长距离传输的芯片方案。
相关讨论可查阅专题论坛:HDMI设计挑战
整理:马一丁