HDMI信号进来,音视频出去:IT66021FN的全链路解析

IT66021FN是联阳半导体(ITE Tech. Inc.)推出的一款单端口HDMI接收芯片,属于其第四代接收器产品系列。该芯片完整支持HDMI 1.4b及HDMI 1.4b 3D扩展规范,兼容HDCP 1.4内容保护协议,并可向下兼容DVI 1.0数字显示接口标准。该芯片由深圳市潜创微科技有限公司(ChangeWayTek)提供代理与方案支持。潜创微是国家高新技术企业与专精特新中小企业,专注高清音视频半导体代理及方案开发,拥有10年以上行业经验。

一、芯片定位与规范基线

传输带宽方面,芯片单通道TMDS链路速率最高3.0Gbps,对应300MHz链路时钟频率,覆盖1080p@120Hz高刷新率输入及4K2K分辨率输出。Deep Color能力最高支持36-bit色深(12-bit每通道)。硬件层面,芯片集成模拟前端、HDCP解密引擎、视频色彩处理单元、音频时钟恢复模块及寄存器配置单元,单芯片完成信号接收、解密、音视频分离与格式转换的全流程。

二、信号输入与前端处理

HDMI差分TMDS信号经P0_RX2:0P/N数据通道及P0_RXCP/N时钟通道输入。模拟前端集成自适应均衡功能,补偿长距离线缆的高频衰减。串行数据经解串转换为并行格式,送入HDCP引擎解密。芯片出厂预烧录唯一HDCP 1.4密钥,无需外购密钥存储器。HDMI标准规定最低TMDS时钟为25MHz,对应640×480@60Hz。

三、视频处理流水线

解密后的视频数据依次经过色度采样转换、双向色彩空间转换及抖动处理等可编程单元,各模块均可通过寄存器独立开启或旁路。内部视频处理在14-bit每通道精度下进行,以降低舍入误差。

三大核心单元:双向色彩空间转换(CSC),支持RGB与YCbCr互转,矩阵系数完全可编程;色度升降采样,支持YCbCr 4:4:4与4:2:2互转,内置抗混叠滤波;抖动处理,支持10-bit或12-bit向8-bit转换。芯片提供自动视频模式检测,系统控制器可通过状态寄存器获取视频信息。

四、视频输出接口

芯片提供QE35:28、QE23:16、QE11:4共24位并行数据总线,配合PCLK像素时钟、DE数据使能及HSYNC/VSYNC同步信号。后端控制器使用PCLK上升沿锁存数据。

支持输出格式:24-bit RGB/YCbCr 4:4:4(单沿及DDR双沿)、16-bit YCbCr 4:2:2(独立同步与嵌入式同步)、8-bit ITU BT-656嵌入式同步,同时支持通道交换与12-bit深色模式下的MSB/LSB位序翻转。单沿模式PCLK频率25MHz至162MHz;DDR双沿模式25MHz至150MHz,时钟双沿锁存,频率减半。嵌入式同步遵循CCIR-656标准,使用SAV/EAV序列(FF、00、00、XY)。

3D视频方面,兼容HDMI 1.4b强制3D格式,包括帧封装(Frame Packing)、左右半宽(Side-by-Side Half)、上下分屏(Top-and-Bottom)三种制式,支持1080p及720p各主流帧率。

五、音频处理架构

音频子系统独立于视频域,音频PLL依赖外部27MHz晶振(±50ppm精度)作为参考时钟。

音频输出规格方面,支持最高192kHz采样率和24-bit采样深度。提供两路I2S接口(I2S0与I2S1_3DR),合计4声道PCM输出,同时输出SCK、WS、MCLK。MCLK支持128×至1024×倍频系数。需留意,MCLK超过100MHz时虽可配置输出,但规格书不建议使用,因I/O电路无法保证正常工作且主流后端DAC难以支撑。I2S1引脚可复用为3D左右标识信号。同时提供S/PDIF输出,支持PCM及Dolby Digital、DTS等压缩格式,最高192kHz帧率,时钟默认编码内嵌于数据流。内置智能音频错误检测,识别信号丢失、热插拔、误码并触发可编程软静音。

六、控制接口与中断机制

芯片提供两套独立I2C总线:DDC总线(DDCSCL0/DDCSDA0)用于EDID读取及HDCP认证,支持5V耐压;主控配置总线(PCSCL/PCSDA)供MCU读写寄存器,从设备地址由PCADR引脚选择(低电平0x90,高电平0x92)。两套总线最高100kHz。片内集成可编程EDID RAM,MCU可直接写入。

中断引脚INT#(低电平有效)在5V电源状态变化、视频稳定获取、音频错误/静音、ECC错误、视频模式变更时触发。MCU需响应中断并读取状态寄存器。硬件无软件干预时虽可输出基本HDMI视频,但格式或色彩空间可能不正确,需MCU配置。此外提供SYSRSTN复位、CEC及HPD输出。

七、电源与封装概要

多电压域供电:1.2V域(IVDD12、DVDD12、AVCC12、PVCC12、APVDD12)为数字逻辑、模拟前端及PLL供电;3.3V域(AVCC33、PVCC33、APVCC33)为TMDS模拟电路及PLL供电;I/O域(OVDD)支持1.8V或3.3V;OVDD33为5V兼容I/O专用电源。

上电时序存在硬性约束:1.2V需早于或等于OVDD上电,间隔不超过1ms;下电反向。功耗方面,OVDD=3.3V、PCLK=297MHz(4K2K场景)时典型总功耗约566.4mW,最大约700.9mW。

采用76引脚9mm×9mm QFN封装,底部裸露焊盘为统一地平面,工作温度-20℃至70℃。HDMI差分引脚HBM ESD防护2kV。

八、应用边界

芯片带宽上限3Gbps,4K下刷新率受限于HDMI 1.4b规范,无法支持HDMI 2.0的4K@60Hz及HDR等后续特性。适用于显示器、投影仪、视频采集设备、机顶盒、车载娱乐系统及工业显示驱动板等场景。

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