FMC - HDMI：為FPGA系統(tǒng)增添HDMI輸入的利器

在FPGA系統(tǒng)開發(fā)中，如何方便地添加HDMI輸入端口一直是工程師們關(guān)注的問題。Digilent公司的FMC - HDMI外設(shè)板為我們提供了一個很好的解決方案。下面就來詳細(xì)了解一下這款FMC - HDMI板。

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一、概述

FMC - HDMI（FPGA Mezzanine Card High - Definition Multimedia Interface）外設(shè)板能讓開發(fā)者為基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的系統(tǒng)添加HDMI輸入端口。它為客戶提供了一個開發(fā)平臺，可用于高清圖像捕獲，適用于圖像處理應(yīng)用。

主要特性

1. 接口方面：具備2個HDMI Type A接口。
2. 核心芯片：包含HDMI接收器（ADV7611）和HDMI緩沖器（AD8195）。
3. 存儲元件：板載EDID EEPROM。
4. 連接方式：采用公頭FMC LPC連接器傳輸數(shù)字信號。
5. 電壓兼容性：兼容1.8V - 3.3V的VADJ電壓范圍。

二、功能描述

2.1 HDMI1：Analog Devices ADV7611接收器

HDMI1端口配備了ADI ADV7611接收器，它能對信號進(jìn)行解碼，并將解碼后的、經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的數(shù)字視頻信號輸出到FMC連接器。

• 性能參數(shù)：這款低功耗、165 MHz的接收器支持最高UXGA 60Hz（8位，161 MHz）的格式，在148.5 MHz下經(jīng)過了WUXGA（1080p）60Hz的測試。
• 音頻輸出：接收器提供音頻輸出端口，可輸出從HDMI信號中提取的音頻，支持I2S、S/PDIF和Direct Stream Transfer（DST）等格式，還具備先進(jìn)的靜音控制器。
• 其他特性：包含與CEC 1.4兼容的控制器，用于消費(fèi)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和發(fā)現(xiàn)，以及EDID（擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)）RAM。
• 引腳映射：文檔中給出了ADV7611接收器及其他HDMI1端口信號到FMC連接器的引腳映射表，方便工程師進(jìn)行電路連接。
• 配置控制：ADV7611通過I2C接口進(jìn)行配置和控制，該接口可通過FMC連接器上的HDMI1SDA和HDMI1SCL引腳訪問。同時，所有音頻和視頻信號都有電平轉(zhuǎn)換器，可將電平轉(zhuǎn)換為1.8V、2.5V和3.3V，具體電平由VADJ電壓設(shè)置。

2.2 HDMI2：Analog Devices AD8195緩沖器

HDMI2端口包含ADI AD8195緩沖器，它輸出HDMI編碼信號到FMC連接器，由系統(tǒng)板（可以是FPGA或外部接收器）進(jìn)行信號解碼。

• 芯片特性：AD8195是一個HDMI緩沖器，具有均衡的TMDS輸入和可選的預(yù)加重TMDS輸出。它還包括DDC總線的雙向緩沖和CEC總線的雙向緩沖（帶集成上拉電阻），并且DDC和CEC緩沖器與TMDS緩沖器獨(dú)立供電，這樣在系統(tǒng)斷電時仍能保持DDC/CEC功能。
• EEPROM內(nèi)容：板載一個預(yù)編程的EEPROM，連接到HDMI2端口的DDC（顯示數(shù)據(jù)通道）總線，文檔中給出了其預(yù)編程的EDID內(nèi)容。該EEPROM可通過J4頭孔和6針Pmod電纜進(jìn)行自由重寫，編程時EEPROM的電源由J4的6號引腳提供，此時要確保沒有HDMI電纜插入。
• 引腳映射：文檔提供了AD8195緩沖器及其他HDMI2端口信號到FMC連接器的引腳映射表。
• 使用注意：使用HDMI2上的緩沖器時，VADJ必須為3.3V。TX_EN引腳默認(rèn)拉低，上電時緩沖器禁用，緩沖器禁用時，VADJ可在1.8V - 3.3V范圍內(nèi)。

2.3 FMC支持

FMC - HDMI使用Samtec ASP - 134604 - 01低引腳數(shù)公頭連接器作為數(shù)字信號的主連接器，該板完全符合VITA 57.1規(guī)范。連接器支持1.8V - 3.3V的全范圍銀行電源電壓（VADJ）。板上標(biāo)記為IC2的EEPROM作為IPMI EEPROM，提供硬件定義信息，具體可參考VITA 57.1規(guī)范。

大家在使用FMC - HDMI板進(jìn)行設(shè)計時，是否會遇到一些引腳連接和電壓設(shè)置的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和疑問。