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HDMI接口在音视频接收系统中的设计与开发

作 者: 沈璐
导 师: 郑善贤
学 校: 湖南大学
专 业: 电路与系统
关键词: 高清多媒体接口 最小变化差分信号 ESD静电保护 即插即用 高宽带数字内容保护
分类号: TN946
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 410次
引 用: 5次
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内容摘要


随着各种数字显示终端的日益普及,多种数字传输接口标准相继推出,其中高清多媒体接口HDMI以其小巧的外形,高速的传输速率,以及在一根传输缆线上可同时传输音频和视频信号的优势而倍受追捧。另外,HDMI还可搭配高频宽数字内容保护HDCP以防止具著作权的影音内容遭到未经授权的复制。基于以上诸多优点,在数字音视频系统上研究和设计高清多媒体接口应用方案具有重大意义。本文主要以HDMI应用方案为分析和研究的主要对象,LCD液晶屏为音视频接收系统的显示终端。主要内容包括以下几个方面;(1)介绍了本文的研究背景,HDMI的主要特点,目前的HDMI标准的发展与应用现状。(2)阐述了HDMI接口通信的基本原理,在设计中选择晶翰公司的CAT6011作为HDMI接收解码处理芯片,分析了CAT6011的功能模块和视频音频处理流程以及芯片所集成的自适应均衡器,针对HDMI接口实现热插热拔,I~2C上拉电阻的选择,ESD静电保护以及音频的D/A转换提出了参考的硬件设计,并给出CAT6011芯片,D/A转换芯片,TMDS传输线及ESD电容补偿的布线参考建议。(3)给出了CAT6011的信号接收处理的基本流程图。讨论了I~2C信号线的读写函数和CAT6011的初始化基本程序。对中断控制,视频信号处理两个主循环的每个步骤的作用做出详细分析。论述了由软件控制的HDCP验证机制和加密过程。介绍了即插即用技术的标准和EDID标准规范。(4)基于软硬件的设计,将HDMI应用方案与实际成熟的音视频接收系统相结合,提出了两套方案。这两套方案分别以LOCⅡ和UOCⅢ作为控制及视频处理多功能主芯片。分析和比较了这两套方案的优缺点,应用范围和推广状况。对于多路HDMI输入提出了以CAT6341为HDMI开关切换芯片的三路HDMI输入复用的方案。(5)最后给出了HDMI接收系统的兼容性测试规范,分析了新的HDMI1.3版本协议在视频接收系统的研究和设计前景。本文所提出的带HDMI接口的音视频接收系统参加了2007年8月柏林消费电子展,现在已经大批量生产并出口欧洲。HDMI在音视频接收系统上的成功应用为将来公司对于HDMI1.3版本的设计研究奠定了基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 研究的背景与意义  10-11
  1.2 HDMI的发展与现状  11-14
    1.2.1 HDMI标准的发展  11-12
    1.2.2 HDMI接口的应用现状  12-14
    1.2.3 HDMI接口的知识产权保护  14
  1.3 本文主要的研究内容与创新点  14-16
第2章 HDMI的总体组成方案与硬件设计  16-36
  2.1 HDMI总体方案的组成  16-21
    2.1.1 HDMI应用方案的设计要求  16-17
    2.1.2 HDMI接口系统组成原理  17-21
  2.2 HDMI接收处理芯片CAT6011的设计  21-28
    2.2.1 CAT6011的功能模块  21-22
    2.2.2 CAT6011的视频处理  22-25
    2.2.3 CAT6011的自适应均衡器  25-27
    2.1.4 CAT6011的布线  27-28
  2.3 HDMI接口电路设计  28-33
    2.3.1 热插热拔功能的实现  28-29
    2.3.2 I~2C上拉电阻的选择  29-31
    2.3.3 ESD静电保护和布线  31-33
  2.4 音频信号处理  33-36
    2.4.1 CAT6011的音频输出  33-34
    2.4.2 音频D/A转换器的设计  34-36
第3章 HDMI的软件设计  36-48
  3.1 HDMI的基本控制软件  36-40
    3.1.1 I~2C串行总线的读写  37
    3.1.2 CAT6011的初始化程序  37-39
    3.1.3 CAT6011的中断控制程序  39
    3.1.4 CAT6011的视频处理程序  39-40
  3.2 即插即用的显示技术  40-43
    3.2.1 VESA DDC标准  41
    3.2.2 VESA即插即用标准  41
    3.2.3 EDID标准  41-43
  3.3 HDMI数据内容保护  43-48
    3.3.1 HDCP的重要性  43
    3.3.2 HDCP设备合法性认证过程  43-44
    3.3.3 HDCP加密传输过程  44-46
    3.3.4 HDCP加密机  46-48
第4章 HDMI接收方案的优化  48-57
  4.1 带HDMI的LCD02P方案  48-50
  4.2 带HDMI的LCD03P方案  50-53
  4.3 多路HDMI输入方案  53-55
    4.3.1 HDMI多路复用器的需求分析  53
    4.3.2 HDMI多路复用器方案  53-55
  4.4 两种接收方案的比较  55-57
第5章 HDMI的兼容性测试  57-62
  5.1 HDMI的兼容性测试  57-58
  5.2 HDMI终端设备的兼容性测试规范  58-59
  5.3 HDMI终端设备的兼容性设计  59-62
    5.3.1 EDID  59-60
    5.3.2 TMDS差动阻抗  60
    5.3.3 接受有效封包类型  60-61
    5.3.4 视频格式时序  61-62
结论与展望  62-64
参考文献  64-67
附录A HDMI部分控制程序  67-88
附录B 攻读学位期间发表的学术论文  88-89
附录C 攻读学位期间参加的科研项目  89-90
致谢  90

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 电视 > 录像系统、放像系统
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