IT68353多协议视频转换芯片的硬件架构与协议能力分析

一、芯片定位与硬件架构

在多设备互联的当下,KVM切换器、Type-C扩展坞、多源商用显示器等设备普遍面临DP、HDMI、USB-C多协议信号汇聚的现实需求。传统方案依赖DP接收、HDMI收发、PD控制器与外部MCU等多颗芯片协同工作,带来PCB面积占用大、BOM冗余、调试链路复杂等工程问题。联阳半导体(ITE Tech. Inc.)推出的IT68353,将上述功能模块集成于单颗14×14mm 128引脚LQFP封装内。本文基于公开规格书资料,从硬件架构与协议能力角度做技术梳理。

IT68353官方定义为双端口4通道DP 1.4a加单路HDMI 2.0接收转单路HDMI 2.0发射转换器,同时集成USB Type-C与PD控制单元。芯片包含三路视频输入通路:两路DP 1.4a接收端口(仅其中一路可配置为Type-C接口,实现视频、USB 2.0与PD信号复用)与一路独立HDMI 2.0b输入。多路信号经内部MUX选择单元完成链路训练、HDCP加解密与色彩空间转换后,由HDMI 2.0b发射单元输出。音频流从视频数据包剥离后通过I2S与S/PDIF接口输出。

芯片内部可划分为五大功能模块:双路DP接收PHY与链路处理单元、HDMI 2.0b接收TMDS前端、色彩空间转换引擎、HDMI 2.0b发射TMDS输出、内置MCU及外设集群。电源系统采用多轨独立供电架构,包含AVDD33/AVDD10(DP模拟前端)、PVCC33/PVCC10(DP PLL)、TDVDD10/TAVCC10(HDMI发射)、RPVCC33/RAVDD33(HDMI接收)、IVDD10(数字逻辑)、OVDD33(IO电源)等近20路独立电源轨。不同模拟前端独立供电的设计目的在于隔离数模串扰。

工作温度范围-20℃至70℃,符合RoHS标准。

二、DP 1.4a接收单元

两路DP接收器完整兼容DP 1.4a规范,支持RBR/HBR/HBR2/HBR3四档速率,单通道最高8.1Gbps。4通道满配总带宽32.4Gbps,支持1/2/4通道灵活配置。兼容eDP与Adaptive Sync自适应同步技术。

分辨率覆盖VESA标准WUXGA 1920×1200@120Hz、WQXGA 2560×1600 RB@120Hz,以及CEA标准1080P@240Hz、4K×2K@60Hz。配套功能包含内置DP HDCP 1.3/2.3硬件解密引擎、AUX通道MCCS控制、可编程色彩空间转换。支持HDR静态元数据传输(4K60 422/420模式)。内置扩频时钟(最大0.5%向下扩频)用于降低EMI,支持长线缆自适应均衡。

三、HDMI 2.0b接收与发射

HDMI接收与发射均为三通道合计18Gbps带宽(每通道6Gbps,对应TMDS时钟600MHz),向下兼容HDMI 1.4b及DVI 1.0。支持8/10/12bit色深。发射端在色彩格式方面存在约束:4K@60Hz 444模式下仅支持至30Hz,4K@60Hz 422/420及更低分辨率下可支持60Hz。完整支持HDMI 1.4b 3D格式及HDMI 2.0b 3D特性,包括帧封装、上下分屏、左右半宽/全宽格式。

硬件集成HDCP 1.4/2.3加密引擎,出厂预烧录独立HDCP密钥。音频方面支持8通道32-192kHz I2S LPCM及768kHz HBR音频,内置软静音防爆音机制。

四、USB Type-C与PD控制

片内集成DFP/UFP/DRP电阻,支持双Type-C端口控制逻辑。具备死电池唤醒功能。兼容PD 2.0完整协议及PD 3.0 Chunk模式。内置USB 2.0全速设备控制器(自带1.5kΩ上拉,三个端点)。四路8bit ADC与四路电压比较器(64级)用于线缆识别与插入检测。

五、内置MCU与系统控制

芯片集成8051内核MCU,搭载256KB Flash与8KB SRAM。配套1路UART调试接口、两路16位定时器、6个GPIO引脚(GP0-GP1、GP9-GP12)。片内集成双块EDID RAM,可省去外挂EDID EEPROM。独立I2C从机编程总线(PCSCL/PCSDA,最高400kHz),整机配置通过寄存器完成。上电时序方面,规格书要求1.0V IVDD先于3.3V OVDD建立,间隔不超过1ms,SYSRSTN低电平保持时间T≥10ms。

六、典型应用场景

基于两路DP(一路可复用Type-C)加一路HDMI输入、单路HDMI输出的固定架构,IT68353主要面向以下场景:多源KVM切换器(两台DP主机与一台HDMI主机共用HDMI显示器,MCCS over AUX实现DDC/CI指令透传);Type-C扩展坞(一路DP复用为Type-C Alt Mode,实现笔记本单线接入,同时输出HDMI大屏、扩展USB 2.0接口及PD充电);商用多输入显示终端(会议平板、数字标牌等需兼容DP和HDMI信源的设备)。

结语

IT68353面向多源DP/HDMI/Type-C信号汇聚场景,在单颗芯片内集成了音视频收发、PD协商、主控MCU与加密认证等功能模块。局限在于输入组合固定为双DP+单HDMI(仅一路DP可切换为Type-C),多路HDMI切换场景需外接HDMI MUX前端。实际设计请以联阳半导体官方最新规格书为准。

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