FMC - HDMI：为FPGA系统增添HDMI输入的利器

在FPGA系统开发中，如何方便地添加HDMI输入端口一直是工程师们关注的问题。Digilent公司的FMC - HDMI外设板为我们提供了一个很好的解决方案。下面就来详细了解一下这款FMC - HDMI板。

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一、概述

FMC - HDMI（FPGA Mezzanine Card High - Definition Multimedia Interface）外设板能让开发者为基于现场可编程门阵列（FPGA）的系统添加HDMI输入端口。它为客户提供了一个开发平台，可用于高清图像捕获，适用于图像处理应用。

主要特性

1. 接口方面：具备2个HDMI Type A接口。
2. 核心芯片：包含HDMI接收器（ADV7611）和HDMI缓冲器（AD8195）。
3. 存储元件：板载EDID EEPROM。
4. 连接方式：采用公头FMC LPC连接器传输数字信号。
5. 电压兼容性：兼容1.8V - 3.3V的VADJ电压范围。

二、功能描述

2.1 HDMI1：Analog Devices ADV7611接收器

HDMI1端口配备了ADI ADV7611接收器，它能对信号进行解码，并将解码后的、经过电平转换的数字视频信号输出到FMC连接器。

• 性能参数：这款低功耗、165 MHz的接收器支持最高UXGA 60Hz（8位，161 MHz）的格式，在148.5 MHz下经过了WUXGA（1080p）60Hz的测试。
• 音频输出：接收器提供音频输出端口，可输出从HDMI信号中提取的音频，支持I2S、S/PDIF和Direct Stream Transfer（DST）等格式，还具备先进的静音控制器。
• 其他特性：包含与CEC 1.4兼容的控制器，用于消费设备的远程控制和发现，以及EDID（扩展显示识别数据）RAM。
• 引脚映射：文档中给出了ADV7611接收器及其他HDMI1端口信号到FMC连接器的引脚映射表，方便工程师进行电路连接。
• 配置控制：ADV7611通过I2C接口进行配置和控制，该接口可通过FMC连接器上的HDMI1SDA和HDMI1SCL引脚访问。同时，所有音频和视频信号都有电平转换器，可将电平转换为1.8V、2.5V和3.3V，具体电平由VADJ电压设置。

2.2 HDMI2：Analog Devices AD8195缓冲器

HDMI2端口包含ADI AD8195缓冲器，它输出HDMI编码信号到FMC连接器，由系统板（可以是FPGA或外部接收器）进行信号解码。

• 芯片特性：AD8195是一个HDMI缓冲器，具有均衡的TMDS输入和可选的预加重TMDS输出。它还包括DDC总线的双向缓冲和CEC总线的双向缓冲（带集成上拉电阻），并且DDC和CEC缓冲器与TMDS缓冲器独立供电，这样在系统断电时仍能保持DDC/CEC功能。
• EEPROM内容：板载一个预编程的EEPROM，连接到HDMI2端口的DDC（显示数据通道）总线，文档中给出了其预编程的EDID内容。该EEPROM可通过J4头孔和6针Pmod电缆进行自由重写，编程时EEPROM的电源由J4的6号引脚提供，此时要确保没有HDMI电缆插入。
• 引脚映射：文档提供了AD8195缓冲器及其他HDMI2端口信号到FMC连接器的引脚映射表。
• 使用注意：使用HDMI2上的缓冲器时，VADJ必须为3.3V。TX_EN引脚默认拉低，上电时缓冲器禁用，缓冲器禁用时，VADJ可在1.8V - 3.3V范围内。

2.3 FMC支持

FMC - HDMI使用Samtec ASP - 134604 - 01低引脚数公头连接器作为数字信号的主连接器，该板完全符合VITA 57.1规范。连接器支持1.8V - 3.3V的全范围银行电源电压（VADJ）。板上标记为IC2的EEPROM作为IPMI EEPROM，提供硬件定义信息，具体可参考VITA 57.1规范。

大家在使用FMC - HDMI板进行设计时，是否会遇到一些引脚连接和电压设置的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和疑问。