音/視頻信息回放系統(tǒng)的HDMI發(fā)送器解決方案

　　2.2 HDMI信號(hào)編碼

　　HDMI有3種工作模式：控制周期、視頻數(shù)據(jù)周期和數(shù)據(jù)島周期?？刂浦芷谟脕?lái)傳輸引導(dǎo)信息；視頻數(shù)據(jù)周期用來(lái)發(fā)送有效視頻行的像素；數(shù)據(jù)島周期用來(lái)傳輸音頻采樣數(shù)據(jù)包和輔助數(shù)據(jù)包。一個(gè)帶有視頻信息的行周期上數(shù)據(jù)的周期分配情況如圖3所示。

　　在3個(gè)周期，TMDS通道上采用不同的編碼：控制周期，每通道2位有效信息，只有4種編碼組合；數(shù)據(jù)島周期，每通道4位有效信息，16種編碼組合，因此編碼比較簡(jiǎn)單，查表可得；視頻數(shù)據(jù)周期相對(duì)復(fù)雜一些，采用TMDS編碼。TMDS編碼是一種將8位字符變換為lO位字符的一種特殊的編碼方式。首先，將8位字符，在最低位不變情況下，對(duì)剩下7位與前一個(gè)編碼數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的7位通過(guò)“異或”(XOR)或者“異或非”(XNOR)最小變化編碼(編碼前后變化最少)為9位的字符(第9位標(biāo)志采用了哪種變換方式，O表示XNOR，l表示XOR)。然后，根據(jù)已經(jīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)O和l的個(gè)數(shù)以及當(dāng)前將傳輸數(shù)據(jù)的0和1個(gè)數(shù)，決定是否對(duì)第一步所產(chǎn)生的9位信息中的8個(gè)數(shù)據(jù)位作反轉(zhuǎn)操作(如果已經(jīng)傳輸了更多l(xiāng)，而且當(dāng)前數(shù)據(jù)的l比O多，那么反轉(zhuǎn))，變換成10位的直流平衡碼(第10位標(biāo)志是否作了反轉(zhuǎn)，1表示作了反轉(zhuǎn)，O表示沒(méi)有反轉(zhuǎn))。最后，編碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串行化之后在TMDS通道上以差分形式串行發(fā)送出去。

　　2.3 HDMI支持的音／視頻格式

　?、僖曨l。HDMI能夠支持RGB4：4：4、YCbCr4：4：4、YCbCr4：2：2三種像素編碼格式。傳輸視頻時(shí)，必須遵從一定的視頻格式所規(guī)定的視頻行的像素?cái)?shù)、場(chǎng)的行數(shù)(有效數(shù)和總數(shù))和兩個(gè)同步信號(hào)的位置、極性、持續(xù)時(shí)間等。HDMI支持的基本視頻格式時(shí)序有640×480 p@59．94／60 Hz、1280×720 p@59．94／60 Hz、1 920×1 080 i@59．94／60 Hz、720×480 p@59．94／60 Hz、720(1440)×480 i@59． 94，60 Hz、1 280×720 p@50 Hz、1 920×1 080 i@50 Hz、720×576p@50 Hz、720(1440)×576 i@50 Hz。

?、谝纛l。HDMI采用“包”結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)島周期發(fā)送音頻數(shù)據(jù)，包結(jié)構(gòu)采用IEC60958或者IEC61937封裝形式。HDMI至少支持IEC60958結(jié)構(gòu)的兩通道L-PCM，采樣頻率可以是32 kHz、44．1 kHz、48 kHz，采樣深度為16位或者更多；允許以IEC60958或者IEC61937任何一種包格式發(fā)送L-PCM或者編碼的音頻數(shù)據(jù)，采樣頻率為44．1 kHz、48 kHz、88．2 kHz、96 kHz、176，4 kHz或者192 kHz。音頻采樣包有兩種布局(Layout)：第1種布局在每個(gè)子包都發(fā)送通道l和通道2的音頻數(shù)據(jù)，只支持2通道的音頻；第2種布局在子包[O～3]上分別發(fā)送通道[1，2]到通道[7，8]的音頻數(shù)據(jù)，支持4～8通道的音頻。

　　2．4 HDCP內(nèi)容保護(hù)

　　HDMI采用HDCP主要有3個(gè)重要用途：

　　首先，HDCP可用來(lái)驗(yàn)證接收設(shè)備是否被授權(quán)接收加密內(nèi)容。源端首先通過(guò)DDC通道和接收端交換設(shè)備密鑰，驗(yàn)證接收設(shè)備，并生成一個(gè)共用密鑰，相當(dāng)于建立起加密通道。其次，傳輸過(guò)程中，HDCP在源端加密，在接收端解密，防止加密內(nèi)容在傳輸過(guò)程中泄漏。源端(或接收端)分別利用公用密鑰在加密器中產(chǎn)生24位的偽隨機(jī)數(shù)據(jù)流(通過(guò)“異或”)加密(或解密)輸入的24位數(shù)據(jù)，如圖4所示。

　　還有，HDCP能夠識(shí)別和“吊銷(xiāo)”未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備，以防止非法密鑰的大量發(fā)布。HDCP有一個(gè)更新功能：數(shù)字內(nèi)容保護(hù)機(jī)構(gòu)LLC把被妥協(xié)設(shè)備的密鑰選擇向量(KSV)放到“吊銷(xiāo)列表”，并通過(guò)系統(tǒng)更新消息(SRM)發(fā)送給后續(xù)的源設(shè)備。因?yàn)樵炊嗽隍?yàn)證過(guò)程中要檢測(cè)該列表，所以后續(xù)的源設(shè)備就能夠自動(dòng)阻止已經(jīng)被“吊銷(xiāo)”的接收設(shè)備。

　　3 回放系統(tǒng)HDMI發(fā)送器的實(shí)現(xiàn)

　　回放系統(tǒng)采用Atmel公司的多媒體處理專(zhuān)用芯片AT76C114作為信號(hào)源，HDMI接口控制器采用Silicon Image公司的Sii9030。

　　AT76C114是基于ARM946E-S內(nèi)核的專(zhuān)用多媒體處理芯片。它不僅有強(qiáng)大的音／視頻處理能力(支持MP3解碼，支持JPEG編解碼，MPEG-l和MPEG-4編解碼)，還配備了USB控制器、閃存卡(如SD、MMC等)控制器等外圍功能。它的視頻輸出支持模擬的復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)、分立視頻信號(hào)(Y／C)、分量視頻信號(hào)(Y／PrPb)以及數(shù)字的(從SDTV的480i／480p到HDTV的720 p和1080i)各種視頻格式；像素編碼支持YCbCr和RGB輸出。音頻輸出支持I2S、S／PDIF接口。AT76C114功能模塊圖如圖5所示。