輕松使用HDMI：HDMI-VGA和VGA-HDMI轉(zhuǎn)換器

表2. 最常用的VESA和CEA-861標(biāo)準(zhǔn)(p = 逐行;i = 隔行)

HDMI2VGA和VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器的重要要求是確保視頻源發(fā)送的信號(hào)符合正確的視頻標(biāo)準(zhǔn)。這是通過(guò)提供一個(gè)具有適當(dāng)EDID內(nèi)容的視頻源來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一旦收到，就可以將正確的視頻標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為最終HDMI或VGA標(biāo)準(zhǔn)。

圖2和圖3中的功能框圖顯示了HDMI2VGA和VGA2HDMI轉(zhuǎn)換的相應(yīng)過(guò)程。HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器假設(shè)HDMI Rx內(nèi)置EDID。

圖2. 具有音頻提取功能的HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器

圖3. VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器

工作原理

VGA2HDMI:VGA源從接收器讀取EDID內(nèi)容，利用DDC線路通道獲取支持的時(shí)序列表，然后視頻源開(kāi)始發(fā)送視頻流。VGA電纜具有RGB信號(hào)和獨(dú)立的水平(HSYNC)與垂直(VSYNC)同步信號(hào)。下游VGA ADC鎖定HSYNC以重新產(chǎn)生采樣時(shí)鐘。VGA解碼器將輸入的同步信號(hào)與時(shí)鐘對(duì)齊。

數(shù)據(jù)使能(DE)信號(hào)指示視頻的有效區(qū)域。VGA ADC并不輸出此信號(hào)，它是HDMI信號(hào)編碼的強(qiáng)制要求。DE的邏輯高電平部分表示有效像素，或者說(shuō)視頻信號(hào)的可視部分。DE的邏輯低電平部分表示視頻信號(hào)的消隱部分。

圖4. 水平DE生成

圖5. 垂直DE生成

DE信號(hào)對(duì)于產(chǎn)生有效HDMI流至關(guān)重要。如果沒(méi)有DE信號(hào)，可以通過(guò)HDMI發(fā)送器(Tx)來(lái)補(bǔ)償，它能重新生成DE信號(hào)?，F(xiàn)代HDMI發(fā)送器可以利用若干參數(shù)設(shè)置，如HSYNC延遲、VSYNC延遲、有效寬度和有效高度等，從HSYNC和VSYNC輸入產(chǎn)生DE信號(hào)(如圖4和圖5所示)，確保兼容HDMI信號(hào)傳輸。

HSYNC延遲定義從HSYNC前沿到DE前沿的像素?cái)?shù)。VSYNC延遲定義VSYNC和DE前沿之間的HSYNC脈沖數(shù)。有效寬度表示有效水平像素?cái)?shù)，有效高度表示有效視頻的行數(shù)。DE生成功能也可用于顯示功能，例如使有效視頻區(qū)域處于屏幕的中央。

顯示位置調(diào)整是VGA輸入的強(qiáng)制要求。數(shù)字化模擬輸入信號(hào)的第一個(gè)和最后一個(gè)像素不得靠近任何HSYNC/VSYNC脈沖或與之重合。DE信號(hào)低電平期間(如垂直或水平消隱間隔)用于發(fā)送額外的HDMI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)包，不得違反要求。ADC采樣階段可能會(huì)引起這種不對(duì)齊現(xiàn)象。屏幕可視區(qū)域中的黑條可能意味著有效區(qū)域不對(duì)齊。對(duì)于復(fù)合視頻廣播信號(hào)(CVBS)，此現(xiàn)象可通過(guò)過(guò)掃描5%到10%進(jìn)行校正。

VGA旨在顯示整個(gè)有效區(qū)域，不落下任何區(qū)域。畫面不會(huì)過(guò)掃描，因此顯示位置調(diào)整對(duì)于VGA轉(zhuǎn)HDMI很重要。最佳情況下，黑條可以被自動(dòng)識(shí)別，圖像可以自動(dòng)調(diào)整到最終屏幕的中央，或者根據(jù)回讀信息手動(dòng)調(diào)整。如果VGA ADC連接到后端定標(biāo)器，有效視頻將能正確地與整個(gè)可視區(qū)域重新對(duì)齊。

然而，使用定標(biāo)器解決有效視頻區(qū)域不對(duì)齊問(wèn)題會(huì)提高設(shè)計(jì)成本及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。例如，利用定標(biāo)器和視頻圖案，有效區(qū)域內(nèi)一個(gè)小白框周圍的黑色區(qū)域可能會(huì)被視為無(wú)用棒而予以消除有效區(qū)域內(nèi)一個(gè)小白框周圍的黑色區(qū)域可能會(huì)被視為無(wú)用條而予以消除。黑色區(qū)域消除后，白框就變?yōu)榧儼咨尘啊Ａ硪环矫?，半白半黑圖像會(huì)產(chǎn)生失真。為了防止此類不當(dāng)失真，必須采取某種預(yù)防機(jī)制。

HDMI Tx一旦鎖定并重新產(chǎn)生DE信號(hào)，就會(huì)向HDMI接收器(如電視等)發(fā)送視頻流。與此同時(shí)，片上音頻器件，如音頻編解碼器等，也可以通過(guò)I2S、S/PDIF或DSD向HDMI Tx發(fā)送音頻流。HDMI的優(yōu)勢(shì)之一是可以同時(shí)發(fā)送視頻和音頻。

VGA2HDMI轉(zhuǎn)換板上電且源和接收器連接后，MCU應(yīng)通過(guò)HDMI Tx DDC線回讀HDMI接收器的EDID內(nèi)容。MCU應(yīng)將EDID的前128字節(jié)略微更改后復(fù)制到VGA DDC通道的EEPROM，因?yàn)閂GA DDC通道一般不支持用于HDMI的CEA擴(kuò)展。表3列出了需要的更改。