采用全数字化视频和声音发送接口HDMI的视频流输入输出实验

本实验基于ECE-CV K7-75T FPGA开发板实现。

软件使用Vivado 2018.1。

基于HDMI的视频流输入输出实验

1 HDMI概述

HDMI高清多媒体界面（英语：High Definition Multimedia Interface）是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机等设备。HDMI可以同时发送音频和视频信号，由于音频和视频信号采用同一条线材，大大简化系统线路的安装难度。

图1 HDMI硬件实物

如图1，红框为ECE-CV板的HDMI输入输出接口，最高支持到1080P@60HZ的图像输入和输出功能。

图2 HDMI_IN 和HDMI_OUT原理图

如图2所示为ECE底板的HDMI_IN和HDMI_OUT的原理图，下面对ECE-EDA和ECE-CV的HDMI接口的引脚介绍如表1所示：

表1 ECE-CV板HDMI接口引脚介绍

信号名称	Kintex7引脚标号	电平	备注
HDMI_RX0_P	R25	TMDS_33	HDMI接收数据0正
HDMI_RX1_P	T24	TMDS_33	HDMI接收数据1正
HDMI_RX2_P	T22	TMDS_33	HDMI接收数据2正
HDMI_RX_CLK_P	N21	TMDS_33	HDMI接收时钟正
HDMI_RX_CEC	P24	LVCMOS33	HDMI遥控器信号
HDMI_RX_HPD	N24	LVCMOS33	HDMI热插拔检测信号
HDMI_RX_SDA	M25	LVCMOS33	HDMI IIC数据
HDMI_RX_SCL	L25	LVCMOS33	HDMI IIC时钟
HDMI_TX0_P	M21	TMDS_33	HDMI发送数据0正
HDMI_TX1_P	N19	TMDS_33	HDMI发送数据1正
HDMI_TX2_P	P16	TMDS_33	HDMI发送数据2正
HDMI_TX_CLK_P	P23	TMDS_33	HDMI发送时钟正
HDMI_TX_CEC	L24	LVCMOS33	HDMI遥控器信号
HDMI_TX_HPD	M24	LVCMOS33	HDMI热插拔检测信号
HDMI_TX_SDA	U16	LVCMOS33	HDMI IIC数据
HDMI_TX_SCL	N16	LVCMOS33	HDMI IIC时钟

2 HDMI IP介绍

如图3所示，rgb2dvi IP 实现RGB并行图像数据信号转换成串行差分信号输出。1920*1080P@60HZ的像素时钟为148.5MHZ。

图3 rgb2dvi IP

图4 rgb2dvi IP设置

如图4所示，其他项均默认，TMDS clock range 选择大于120MHZ。

如图5 Dvi2rgb IP实现串行视频差分信号转RGB并行图像数据。参考时钟为200MHZ。

图5 dvi2rgb IP

图6 dvi2rgb IP设置

如图6所示，TMDS clock range 选择大于120MHZ，Preferred resolution选择1920*1080。

3 HDMI输入输出实验系统搭建

笔记本电脑的HDMI输出1080P@60HZ的视频ECE-CV平台，经过HDMI_IN到核心板再到HDMI_OUT再到显示屏，显示屏正常输出视频。整个硬件平台如图7所示。

图7 ECE-CV数字图像处理硬件平台

如图8，为HDMI_IN_OUT最终系统连接图。

HDMI_IN_OUT系统由外部OSC输入100MHZ时钟，经过Clock Wizard IP的倍频输出200MHZ时钟到Dvi2rgb IP作为参考时钟，同时输出reset_n（locked ）信号为全局复位信号。复位信号（reset_n）经过Utility Vector Logic IP取反输出‘1’复位‘0’有效rst信号。Dvi2rgb IP的参考时钟（Refclk）为200MHZ，差分数据信号输入为TMDS_IN，经过Dvi2rgb IP转换为RBG888的VGA时序信号以及输出像素时钟（Pixelclk）。Rgb2dvi IP接收RBG888的VGA时序信号输出TMDS_OUT的差分数据信号。xlconstant IP为HDMI的输入和输出提供热插拔信号输出为‘1’。

图8 HDMI输入输出实验系统连接图