4K HDMI FMC 开发模块简介

明德扬吴老师

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明德扬 4K HDMI FMC开发模块是明德扬公司自主研发的一款支持4K 60帧的HDMI 输入输出开发模块，该模块采用IT68051作为HDMI接收器，接收到的数据通过FMC接口与FPGA相连；采用LT2611UX作为HDMI发送器，通过FMC接口接收FPGA发送到LT2611UX的LVDS视频数据；FMC接口采用的是HPC（高针数）类型，对于市面上的具有FMC_HPC接口的开发板都兼容（例如Xilinx KC705官方开发板）。

IT68051是双端口HDMI2.0b接收器，支持6.0Gbps /通道的功能，每个端口的带宽高达18Gb/s。端口0还可以支持在HDMI2.0b和MHL2.2双模式下运行，它与MHL2.2、HDMI 1.4b/ HDMI2.0b，HDCP 1.4 / HDCP2.2完全兼容，并向后兼容DVI 1.0规范。IT68051具有深色功能（最高36位），可确保可靠接收高质量的未压缩视频内容，以及数字格式的DTS-HD和Dolby TrueHD等最先进的未压缩和压缩数字音频内容电视和投影仪。IT68051还支持所有与HDMI 2.0 3D规范兼容的主要3D格式。

除了支持各种视频输出格式外，IT68051还接收并提供多达12个通道的I2S数字音频输出，采样率高达192kHz，采样大小高达24位，从而可以直接连接到行业标准的低成本音频DAC。此外，还提供了一个S / PDIF输出，以支持高达192kHz帧频的压缩音频。超级音频光盘（SACD）通过DSD（直接流数字端口）端口最多支持8个通道和88.2kHz。IT68051还通过两个接口提供了高比特率（HBR）音频：四个I2S输出端口或S/PDIF输出端口。通过两个接口，最高可支持的HBR帧速率高达1536kHz。

IT68051支持将4Kx2K @ 60/50Hz缩减至1080P @ 60/50Hz。它支持60位LVTTL接口，以将各种视频内容传输到下一级视频处理器。通过输出接口，IT68051可以支持4K2K @ 60 UHD视频分辨率输出。IT68051还支持视频分离模式，该模式通过输出接口将一个18Gb/s 4Kx2K @ 50/60Hz HDMI2.0b流分离为两个9Gb/s 2Kx2K @ 50/60Hz流。每个IT68051都预编程有唯一的HDCP密钥，符合HDCP标准，从而可以安全传输高清内容。IT68051的用户无需购买任何HDCP密钥或ROM。

以下是ITE的IT68051 HDMI Receiver的参数：

l 双端口HDMI2.0b接收器

l 支持2个HDMI1.4 / HDMI2.0b（18Gb / s）输入端口（端口0，端口1）

l 在输入端口0上支持HDMI1.4，HDMI2.0b / MHL2.2双模

l 符合MHL2.2，HDMI1.4b，HDMI 2.0，HDCP1.4，HDCP 2.2和DVI 1.0规范

l 使用高色深解决方案，支持4K2K @ 60hz或1920x1200 @ 120hz的链接速度高达6.0Gbps（链接时钟速率为600MHz），在MHL压缩像素模式下支持高达1080p @ 60hz

l 支持所有与HDMI 1.4b 3D规格兼容的主要3D格式

a) 支持高达1080P @ 50/59.95/60/120Hz，1080P @ 23.98/24/29.97/30Hz，1080i @ 50 /59.94/60/Hz，720P @ 23.98/24/29.97/30Hz，720P @ 50/的3D视频59.94/60赫兹

b) 支持格式：框架包装，并排（半），上下

c) 支持3D帧打包转换为帧序列模式

l 支持HDMI2.0b 3D功能

a) 帧打包模式高达4Kx2K@23.98/24/30Hz和1080P@59.94/60Hz

b) 顶部和底部最高4Kx2K@59.94/60Hz

c) 并排（半）最高4Kx2K@59.94/60Hz

d) 并排（全）最高1080P@59.94/60Hz

e) 支持3D帧打包转换为帧序列模式

l 数字音频输出接口支持

a) 多达六个I2S接口，支持最大12通道3D音频，采样率在32—192 kHz，采样大小在16—24位

b) S / PDIF接口以最高192kHz的帧速率支持PCM，杜比数字和DTS数字音频

c) 通过四个I2S接口或S/PDIF接口支持高比特率（HBR）音频，例如DTS-HD和Dolby TrueHD，帧速率高达1536kHz

d) 通过专用输入支持最大8通道3D DSD音频

e) 符合IEC 60958和IEC 61937

f) 支持多流和一位多流音频数据包

g) 自动音频错误检测，用于可编程软静音，防止由于音频错误或热拔插时烦人的刺耳噪音输出

l 支持4Kx2K @ 60/50Hz 9Gb/s YCbCr 4：2：0转换为4Kx2K @ 60/50Hz 18Gb/s YCbCr4：4：4

-支持YCbCr 4：2：0到RGB 4：4：4或YCbCr 4：4：4或YCbCr 4：2：2转换

l 支持4Kx2K @ 60 / 50Hz向下缩放至1080P @ 60 / 50Hz

a) 支持视频格式定时VIC（视频标识ID码）96/106，缩小至VIC 31/75（3840x2160 @ 50HZ缩小至1920x1080 @ 50Hz）

b) 支持视频格式定时VIC（视频标识ID码）97/107，缩小至VIC 16/76（3840x2160 @ 60HZ缩小至1920x1080 @ 60Hz）

c) 支持视频格式定时VIC（视频标识ID码）101，缩小至2048x1080 @ 50hz

d) 支持视频格式定时VIC（视频识别ID码）102，缩小为2048x1080 @ 60hz

l 支持单通道TTL输出，具有DDR模式的36位数据（12位色深），最高分辨率为4Kx2K@ 30Hz

l 支持双通道TTL输出，每个通道30位数据（10位色深），总计60位

a) 在DDR模式下，最大时钟速率高达150Mhz，数据速率高达300Mhz。

b) 最高分辨率高达8bpp时高达4Kx2K @ 60Hz，或1920x1200 @ 120和10bpp

LT2611UX是一款适用于STB（机顶盒），DVD应用的高性能LVDS至HDMI2.0转换器。LVDS输入可配置为具有1个高速时钟通道和3〜4个高速数据通道的单端口，双端口或四端口，最大速度为1.2Gbps/lane，可支持的总带宽高达19.2Gbps。LT2611UX支持用于2D和3D应用程序的灵活的视频数据映射路径。HDMI2.0输出支持高达6Gbps的数据速率，从而为4k @ 60Hz视频提供足够的带宽。 HDCP2.2还支持数据加密。

该芯片有两个数字音频输入接口：I2S和SPDIF。I2S接口支持8通道LPCM，而SPDIF接口支持2通道LPCM或压缩音频，两者的最大采样率均为192kHz。

该器件具有自动操作能力，这由集成微处理器启用，该微处理器使用嵌入式SPI闪存存储固件。也可以通过配置I2C从接口来进行系统控制。

l 单/双/四端口LVDS视频接口接收器

a) 兼容VESA和JEIDA标准

b) 1/2/4可配置端口

c) 每个端口1个时钟通道和3/4个可配置数据通道

d) 每个数据通道1.2Gbps

e) 可编程接收器均衡

f) 支持数据通道交换（任意）和极性

g) 反转（独立）

h) 支持DeSSC：+/- 5％@ 30〜80kHz

i) 6位和8位色深

j) 3D支持：直接3D输入，2路2D L / R输入

l 数字音频输入

a) I2S接口支持8声道音频，带有示例

b) 频率为32〜192 kHz，样本大小为16〜24位

c) SPDIF接口，支持PCM，Dolby Digital，DTS

d) 高达192kHz帧频的数字音频

e) 兼容IEC60958或IEC61937

l HDMI2.0发送器

a) 符合HDMI2.0b，HDMI1.4和DVI1.0

b) 符合HDCP2.2和HDCP1.4

c) 数据速率高达6Gbps

d) 裸片上端接

e) 可编程发送摆幅和预加重

f) 交流耦合能力

g) 支持通道交换（任意）和极性

h) 反转（独立）

i) 支持4k @ 60Hz

j) 支持的3D格式：

k) 直接3D输入：帧打包（逐行）

l) 2路2D L / R输入：并排（半/全），线路可选

l 支持的视频格式：

a) 禁用CSC：24位RGB

b) 启用CSC：24位YCbCr4：4：4、16位YCbCr4：2：2

c) 支持TMDS加扰以降低EMI / RFI

d) 支持SCDC

e) 5V宽容DDC / HPD的I / O

上图就是明德扬 4K HDMI FMC开发模块架构简图

值得一提的是，IT68051芯片内部没有集成MCU，所以上面列出的各功能，需要外挂一个MCU来对该芯片进行配置，我司已经使用STM32f103开发好全部功能的代码，购买该开发模块可以直接使用，且提供源码，STM32模块也要外设接口供客户二次开发调试时使用。感兴趣的朋友可以联系明德扬进行合作学习，也可以在留言中与我进行讨论！