TMDS181RGZ评估模块：高清视频接口设计的得力助手

在当今数字化时代，高清视频传输的需求日益增长。对于电子工程师来说，选择合适的数字视频接口器件以及相应的评估模块至关重要。今天，我们就来深入了解一下TI的TMDS181RGZ评估模块，看看它能为我们的设计带来哪些便利。

文件下载：TMDS181RGZEVM.pdf

一、TMDS181简介

TMDS181是一款数字视频接口（DVI）或高清多媒体接口（HDMI®）重定时器和重驱动器。它支持四个TMDS通道、音频回传通道（SPDIF_IN/ARC_OUT）以及数字显示控制（DDC）接口。其最高支持6Gbps的信令速率，能够实现4k2k60p 24位每像素的最高分辨率，以及高达WUXGA 16位色深或1080p更高刷新率的显示。此外，TMDS181还可以配置为支持HDMI2.0标准。默认情况下，它会在低数据速率（<1.0 Gbps）时自动配置为重驱动器，在高于此数据速率时配置为重定时器，也可以通过I2C设置为重驱动器或重定时器模式。

二、TMDS181 EVM概述

2.1 EVM的作用

TMDS181 EVM是一块专门为帮助客户评估TMDS181器件在HDMI接口视频应用中的性能而设计的PCB。它可以作为TMDS181在RGZ封装中实现的硬件参考设计。如果需要，还可以提供PCB设计/布局文件，以展示TMDS181组件的布线/布局规则。不过需要注意的是，EVM设计支持TMDS181的调试功能，所以它包含了一些典型TMDS181终端应用中不需要的组件。TI也为客户提供了单独的参考设计。

2.2 EVM的主要组件

• TMDS181RGZ：核心器件，负责视频信号的处理和传输。
• 标准HDMI源连接器（插座）：用于连接HDMI源设备，如电脑、播放器等。
• 标准HDMI接收连接器（插座）：用于连接HDMI视频接收设备，如显示器、电视等。
• DC电源调节器：为模块提供稳定的电源。
• I2C编程接口：用于外部I2C主机连接，方便进行调试和控制。
• USB接口：通过USB TI Utility（Eye Scan）可以访问寄存器，实现对模块的配置和监控。

三、硬件描述

3.1 视频连接器

EVM有两个HDMI连接口（P1和P2）用于视频传输，采用的是标准HDMI连接器（Molex 471510001），能够确保高质量的视频信号传输。

3.2 本地I2C访问

通过J5输入连接器可以访问TMDS181的本地I2C信号。需要注意的是，当通过该连接器访问I2C接口时，I2C信号电平应为3.3 V。可以连接一个独立的外部I2C主机（如Total Phase Aardvark I2C/SPI主机适配器）进行调试和控制，TI还可应要求提供该I2C主机控制器的示例脚本。

3.3 使能/复位选项

EVM提供了三种设备使能/复位选项：

• 监控电路选项：这是TMDS181 EVM的默认配置。使能（EN）信号在3.3-V电压调节器的电源良好（PG）信号达到稳定的高电压电平之前保持低电平，之后释放为高电平。
• RC定时选项：使用C26外部电容器和内部电阻来控制设备上电后EN信号的上升时间。默认情况下，C26是不安装（DNI）选项，需要安装C26并拆除R77才能启用此选项。
• 外部控制选项：提供一个按钮（SW1）用于手动控制TMDS181的EN/OE输入。

3.4 电源供应

EVM上提供了一个DC电源插孔（J9），用于连接5-V壁式电源适配器。该插孔（CUI Inc. PJ-202AH）的内径为2.1 mm，外径为5.5 mm，+5V电源的尖端必须为正极。至少1.5 A的+5-V电源满足上述要求即可为TMDS181RGZEVM供电。当SW2设置为位置1时，电源将提供给EVM。此外，也可以通过将微型USB电缆连接到主机并将SW2设置为位置3来为EVM供电。为了防止系统中5 V的反向驱动，TMDS181RGZEVM通过拆除U6并安装R104来配置为从HDMI源连接接收5 V以驱动Board_5V。

3.5 跳线配置

EVM上提供了多个跳线，用于在不同配置下操作设备。例如，J1用于设置HPD_SRC信号的使用方式，J4和J6用于选择I2C接口的连接方式等。具体的跳线设置可以参考文档中的表格。

3.6 组件配置

• HPD窥探选项：为了适应在HPD信号变低后不能正确重新发送DDC命令的系统，TI在TMDS181RGZEVM上实现了HPD窥探模式。默认情况下，该模式是禁用的。通过选择不同的组件安装方式，可以启用HPD或仅进行HPD窥探。
• DDC窥探选项：为了适应在DDC线上不能正确支持时钟拉伸的系统，TI在TMDS181RGZEVM上实现了DDC窥探模式。默认情况下，该模式是启用的。同样，通过选择不同的组件安装方式，可以启用DDC或仅进行DDC窥探。

四、快速启动指南

4.1 基本步骤

1. 为EVM提供5-V电源，并打开SW2。
2. 如果使用外部I2C配置而不是引脚配置，则在此步骤中配置TMDS181。
3. 使用标准HDMI电缆将HDMI源设备连接到P1（标准HDMI连接器），此时LED D2应该亮起。
4. 使用标准HDMI电缆将HDMI视频接收设备连接到P2（标准HDMI连接器）。
5. 应该可以在HDMI接收设备上观察到视频输出。

4.2 USB接口使用

通过TUSB3410提供的USB接口，可以使用Eye Scan软件进行操作。具体步骤如下：

1. 从Texas Instruments安装Eye Scan软件。
2. 将J6设置为SDA – SDA_USB，将J4设置为SCL – SCL_USB。
3. 在安装HDMI电缆之前，将USB微型电缆从J13连接到USB主机并为EVM上电，这是因为HDMI_5V可能会反向驱动EVM上的3.3 V，导致USB接口芯片在EVM上无法正确枚举。
4. 启动Eye Scan软件，确认SN65DP149/159/TMDS171/181接口存在并被选中。如果未选中，检查USB连接并确认驱动程序已在设备管理器中加载。
5. 选择“Register Status/Control”选项卡并点击“Refresh”，TMDS181应该出现在“Device ID”字段中。可以通过选择不同的选项卡来访问各种寄存器，也可以使用“Script Mode”选项卡进行寄存器的读写操作。
6. “HDMI Control”选项卡可以用于确定TMDS181是运行在HDMI 1.4B速度还是HDMI 2.0速度。
7. “Eyescan”选项卡可以用于生成TMDS181接收器处信号的眼图，但时钟通道不会生成眼图。需要注意的是，在HDMI 2.0速度下存在一个bug，会导致眼图扫描结果无效，需要对结果进行正确解释。

五、其他资源

5.1 物料清单

文档中提供了详细的EVM物料清单，包括各种电容、电阻、电感、连接器、芯片等组件的型号、数量、制造商等信息，方便工程师进行采购和设计参考。

5.2 原理图和布局图

文档中包含了EVM的原理图和PCB布局图，从HDMI输入、EVM引脚、HDMI TX连接器到各种选择选项、复位电路、调节器等都有详细的图示，有助于工程师深入了解模块的电路结构和布局规则。

5.3 I2C主机适配器脚本

如果需要使用Total Phase Aardvark I2C主机适配器进行调试，可以向TI代表请求最新的脚本。

六、总结

TMDS181RGZ评估模块为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估TMDS181器件在HDMI接口视频应用中的性能。通过详细的硬件描述、快速启动指南以及丰富的资源，工程师可以快速上手，进行产品的开发和调试。在实际设计中，我们需要根据具体的系统需求，合理选择跳线配置和组件安装方式，确保模块能够稳定、高效地工作。同时，要注意电源供应和信号电平的要求，避免出现反向驱动等问题。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。