十六个调试引脚的两副面孔:IT66322 切换芯片的引脚复用与功耗分档

一、切换芯片里的多工种

HDMI 切换器已经从单纯的信号路由件,变成需要同时处理选路、音频分离、协议转换与双向通信的节点。机顶盒、显示器、扩展坞、会议终端这类设备里,两路信号源共用一个显示输出,还常需要把音频拆出来单独处理。

IT66322 是 ITE Tech. Inc. 的一颗 2 进 1 出 HDMI 2.0 切换芯片,规格书为 Preliminary Specification V0.8。

它的基本规格是:每通道最高信令速率 6Gbps,三个端口均支持最高 18Gb/s,符合 HDMI 1.4b、HDMI 2.0b、HDCP 1.4、HDCP 2.3 与 DVI 1.0 规范,每个输入端口配片上 EDID RAM。TX 端口内置了 HDMI 2.1 的增强型音频回传通道(eARC)接收器,并向下兼容 HDMI 1.4 的 ARC。

本文技术数值均取自该版本规格书正文。

二、DBG00~DBG15 的双重身份

这芯片有 16 个引脚名为 DBG00 至 DBG15,规格书第 4 章表 4-8 把它们列为"Debug Pins",但每一行的描述都写着两种模式。

在 Debug Mode 下,这些引脚是调试输出(Debug output)。

在 External Audio Mode 下,它们是外部音频输入,编号从 External Audio Input 00 一直到 Input 15------也就是 16 路外部音频输入。

设计含义很直接:这 16 个引脚不是单纯的调试口,而是芯片内部资源在两种用途之间切换的复用点。若方案需要引入外部音频(例如把一路独立音源混入 HDMI 输出),不必额外增加音频接口芯片,直接用这 16 根线把外部音频送进来即可。反之在调试阶段,它们又整体让位给调试输出。

芯片还支持外部音频流与内部音频流的复用(multiplexing)功能------外部音频源可来自 TX 数字音频输入引脚或这组 DBG 引脚(External Audio Mode 下),内部音频流则来自 HDMI RX 或 eARC RX,两者在输出前合并。这解决的是音频处理器输入源受限的问题:同一颗音频芯片不必同时挂多个来源。

三、音频侧的三组接口

理解了上面那 16 根线,音频接口的整体结构就清楚了。规格书里的音频引脚分三组。

RX 数字音频输出(RXI2S0 至 RXI2S7,共 8 路),用于把 HDMI 输入流中的音频解出后送给外部处理器。8 路 I2S 支持最大 16 通道 3D 音频,采样率 32~192kHz、位深 16~24bit。

TX 数字音频输入(TXI2S0 至 TXI2S7,共 8 路;规格书第 6.5 节功耗测试项中编码器仅使用 4 通道 I2S),用于把外部处理后的音频送回芯片,编码后并入 HDMI 输出流。TXMUTE 为静音输入(I2S/SPDIF 模式下;DSD 模式下复用为 DSD5 右声道数据输入),RX 侧对应有 RXMUTE 静音输出。

eARC 接收输出,同样可走 I2S、TDM、SPDIF 与 DSD 多种格式。

SPDIF 接口支持 PCM、Dolby Digital、DTS 数字音频,帧率最高 192kHz;HBR 音频如 DTS-HD 与 Dolby TrueHD 可经四组 I2S 或 S/PDIF 传输,帧率最高 768kHz;DSD 接口支持最大 12 通道 3D 一比特音频。兼容 IEC 60958 与 IEC 61937。

有一个应用场景值得一提:当系统希望在没有 HDMI 输入信号的情况下也对外输出 HDMI 信号时,内置的图形发生器可生成内部视频流,与音频编码器产生的外部音频流合并,组成一路完整的 HDMI 输出。

四、功耗表的三重分档读法

第 6.5 节给出了完整的供电电流规格,分正常模式、两种 Standby 与 Sleep 四张表。其中正常模式那张表的分档方式值得细看,因为它把一颗芯片的功耗拆解开了。

表格的维度是视频格式(VIC)× 音频配置 × HDCP 版本 × 启用的处理器。以 VIC=102(4K×2K@60Hz)这一档为例:HDCP2.2、8 通道 192k、不启用任何处理器时总功耗 768.4mW;单独启用色彩空间转换器后为 773.5mW;单独启用音频解码器与编码器后为 816.81mW。表中各行是独立测试项,并非逐项累加。

同一档视频下,相对无处理器项,打开音频编解码带来的增量约 48mW,色彩空间转换约 5mW。这组数据让"哪些功能值得开"变成了可量化的判断,而不是靠感觉。

按表中最低档(VIC=2、2 通道、HDCP1.4、无处理器)与最高功耗项(VIC=102、8 通道、HDCP2.2、音频编解码)比较,总功耗从 264.35mW 升到 816.81mW,超过三倍;该比较同时改变了 VIC、HDCP 与功能配置。其中 1.0V 轨电流从 94.4mA 增至 435mA。

规格书还注明了几项测试条件:所有测试项的 RX 到 TX 路由均为 RXP0 到 TX 端口;HDCP1.4 的测试项同时使能 RXP0 与 TX 的内部 HDCP 引擎;输入视频格式统一为 8-bit RGB444;色彩转换测试项做的是 RGB444 转 YCbCr444;音频编解码测试项用 8 通道 I2S 做解码、4 通道 I2S 做编码。这些条件明确,便于按实际 VIC 与功能配置对照取用。

待机方面,规格书把 Standby 拆成两档:关闭未使用 RX 端口输入检测时为 22.121mW,开启后为 23.97mW。两者相差约 1.85mW,是"少探测一个端口"与"多探测一个端口"的代价------待机功耗敏感的场景可按此取舍。

五、电气条件与封装

供电以 1.0V 核心逻辑与 3.3V I/O 为主,另有 OVDD1833 可按需要配 1.8V、2.5V 或 3.3V 三档 I/O 电压。HDMI 收发两侧的 PLL、模拟前端与数字前端各自成组供电。电源噪声上限 100mVpp,工作环境温度 -20℃~+70℃,结到环境热阻 Θja 为 25℃/W。

封装为 128 脚 LQFP,14mm×14mm。订购型号 IT66322E,RoHS 合规且无卤素。

第 7.1 节以时序图给出上电/掉电关系,图中标有 T≤1ms、T≥10ms 等条件;正文未展开具体参数,详细设计需参考原厂 IT66322_HW_Guidelines.doc。

六、供应渠道

IT66322 由 ITE Tech. Inc. 开发,规格书标注 Preliminary Specification。深圳市潜创微科技有限公司为 ITE 品牌授权代理,代理范围涵盖 WCH、PERICOM 等品牌,可提供芯片选型咨询、参考设计资料与技术支持。供货与技术支持的具体安排,建议直接向代理渠道确认。

结语

IT66322 的 2 进 1 出与 eARC 接收已是这颗芯片的常规标签,但有两处细节更值得工程侧留意:其一是 DBG00~DBG15 这 16 个引脚的双重身份------调试输出与 16 路外部音频输入二选一,配合音频复用功能,构成不额外增加音频器件就能引入外部音源的路径;其二是 功耗表的三重分档------按 VIC、HDCP 版本与是否启用色彩转换、音频编解码分别给出数值,使得功能取舍可以落到毫瓦级比较。另有一点需留意:规格书特性列表写 HDCP 2.3,而功耗表的测试条件注释写的是 HDCP 2.2,两处口径不一致,量产前建议向原厂确认。

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