IT66122FN 解析:并行视频输入的引脚映射与位宽适配

一、芯片定位与规格来源

IT66122FN 是联阳半导体(ITE TECH. INC.)推出的一款低功耗单通道 HDMI 发射器,规格书标题写作 Low Power Transmitter with HDMI1.4 3D。它符合 HDMI 1.3a 与 HDCP 1.2,向下兼容 DVI 1.0,并提供 HDMI 1.4 的 3D 特性。本文依据的文档为 Specification V0.9;所给规格书正文未显示修订日期,故不写具体修订月份,若封面另有日期,以封面为准。这类芯片的输入侧是并行总线加同步信号,而不是 HDMI 本身。主控把像素数据按某种位序和位宽送到引脚上,芯片再据此还原同步信息、转成 TMDS 发出。因此真正决定能否点亮屏的,往往不是速率指标,而是那 24 根数据线怎么排。

二、输入接口的总框架

规格书把输入接口命名为 D23:0,并说明这组引脚的输入视频数据总线宽度可取 8 位到 24 位,具体格式通过寄存器设置来选择,对应规格书表 1 与表 2 的可配置格式清单。表 1、表 2 按色彩空间(RGB、YCbCr)、视频格式(4:4:4、4:2:2)、总线宽度(24、16/20/24、8/10/12)、SDR 或 DDR、同步方式(独立与嵌入式)、时钟倍频关系等维度交叉列出;表 2 所列支持组合中可见 1X、0.5X、2X,而 PCLK 本身可配置为 0.5、1、2 或 4 倍。规格书同时提示:任何一种映射的选定都需要寄存器设置。

三、24-bit RGB/YCbCr 4:4:4:最简单的一种

规格书把 24 位独立同步格式称为最简单的形式,因为每个时钟周期都有完整的一个像素。表 3 给出了逐引脚的对应关系。这一组排布在 RGB 与 YCbCr 两种色彩空间下共用同一批引脚,只是承载的分量不同:D0 至 D7 对应 B 分量的 8 个位,YCbCr 模式下改为承载 Cb,即低字节 D7:0;D8 至 D15 对应 G 分量,YCbCr 模式下改为承载 Y,即中间字节 D15:8;D16 至 D23 对应 R 分量,YCbCr 模式下改为承载 Cr,即高字节 D23:16。HSYNC、VSYNC、DE 三根同步信号在两种模式下完全一致。这个排布的好处是,YCbCr 4:4:4 下 Y 分量整体占据 D8 到 D15 这一个连续字节,Cb 占低字节 D7:0,Cr 占高字节 D23:16,与常见的 24 位 YCbCr 数据流组织方式一致。

四、YCbCr 4:2:2:位宽不同,映射不同

YCbCr 4:2:2 的情况复杂得多,规格书用表 4 把 16/20/24-bit 三种位宽分开列出,以独立同步为例;嵌入式同步的数据映射相同,仅同步引脚处理不同。该格式每个时钟周期没有完整的一个像素,亮度通道 Y 每个周期都有,而 Cb 与 Cr 隔一个时钟周期交替给出,所以表头用 Pixel#2N 与 Pixel#2N+1 两个像素来标注。规格书同时给出一条硬性约束:YCbCr 4:2:2 输入时,DE 有效周期内应包含偶数个时钟周期,这关系到色度分量的交替配对能否对齐。

三种位宽的引脚使用差异明显。24-bit 模式下 D0 到 D23 全部使用:D0 至 D11 承载 Y 的 12 个位;D12 至 D23 在 Pixel#2N 承载 Cb11:0,在 Pixel#2N+1 承载 Cr11:0,即 Cb 与 Cr 各 12 个位。20-bit 模式下 D0、D1、D12、D13 固定接地,Y 占 D2 至 D11 共 10 个位,Cb 与 Cr 占用 D14 至 D23,各 10 个位。16-bit 模式下空出的引脚更多:D0 至 D3、D12 至 D15 接地,Y 使用 D4 至 D11 共 8 个位,Cb 与 Cr 占用 D16 至 D23,各 8 个位。

五、未用引脚的处理与同步信号来源

规格书在表 2 之后专门写了一段说明,针对某些输入格式并非全部 24 根数据引脚都用上的情况,建议把未使用的输入引脚接到地。这条建议与表 4 中标为 grounded 的引脚是同一件事的两面:不用的引脚要明确接地,不能悬空;浮空输入的 EMI 与漏电流都不可控。

同步信号的处理有两个模块。视频数据进入后,规格书说明需要经过一套专门处理来准备数据使能与同步信号,包含嵌入式控制信号提取与 DE 发生器。前者用于仅含嵌入式同步信号的输入格式,依据 CCIR-656 规范从码流中解析出正确的 Hsync、Vsync 与 DE;后者则由 H/VSYNC 生成 DE。也就是说,输入侧要么自带同步信号,要么由芯片从数据流中还原出同步信息。

另一个与时序直接相关的配置是 PCLK 倍频。规格书说明输入视频时钟可配置为 0.5、1、2 或 4 倍,以支持 CCIR-656 与像素重复这类特殊格式,同样通过寄存器配置实现。表 2 所列支持格式组合中可见 1X、0.5X、2X,正是这一配置在格式表上的体现;4X 属于 PCLK 配置能力,未在该表组合中列出。

六、功耗、封装与料号

功耗方面,规格书标注 2160P@24/25/30Hz 下工作功耗低于 130 mW:以 OVDD=3.3V 为例,总功耗典型值从 480P@60Hz 的 44.33 mW,到 1080P@60Hz 的 76.55 mW,2160P@30Hz 为 126.22 mW,最大值 128.68 mW;待机约 0.525 mW,睡眠约 0.329 mW。规格书另注明 2160P30 建议使用 OVDD=3.3V,在 2.5V 与 1.8V 档位下标注为 N/A。音频侧提供四路 I2S 输入与一路 S/PDIF 输入,支持 8 声道非压缩音频,采样率 32 至 192 kHz。封装为 64 引脚 QFN,9 mm×9 mm,环境温度 -20 至 75 ℃,ESD 为人体模型 2000 V、机器模型 200 V,料号为 IT66122FN,封装选项为 Green/Pb-free。

供应与代理信息

IT66122FN 的设计方为联阳半导体(ITE TECH. INC.),公开资料称该公司 1996 年成立于台湾新竹科学园区,是一家 Fabless IC 设计公司。国内渠道方面,深圳市潜创微科技有限公司(ChangeWayTek)成立于 2013 年,定位为芯片代理与方案开发,并称其为 HDMI 协会会员与 HDCP 2.2 协会会员。可提供芯片选型咨询、参考设计资料与技术支持,供货安排建议向代理渠道确认。

八、小结

IT66122FN 的定位在规格书中写得很清楚:一颗低功耗单通道 HDMI 1.4 3D 发射器。而对这类并行输入的发射器来说,真正需要盯住的是引脚排布与同步约束------D0 到 D23 如何对应分量、不同位宽下哪些引脚要接地、YCbCr 4:2:2 输入时 DE 有效周期必须为偶数、PCLK 倍频如何配合格式选择。这些条件写在规格书的表格与注释里,却常在画原理图时被略过。

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