引言 　　

傳統(tǒng)的模擬視頻接口有復(fù)合視頻信號(CVBS、A/V)，S端子（Y/C、S-Video），模擬分量視頻信號(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)和通用 D-SUB( 9芯)端口等。隨著人們對圖像顯示質(zhì)量要求的不斷提升，在視頻監(jiān)控方面用模擬接口來傳輸和顯示監(jiān)控的視頻已經(jīng)不能滿足人們的要求。以高清數(shù)字電視為代表的數(shù)字視頻設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，模擬視頻接口標(biāo)準(zhǔn)更加無法適應(yīng)在帶寬、內(nèi)容保護(hù)、音頻支持等方面的發(fā)展需求，這就使得數(shù)字視頻接口標(biāo)準(zhǔn)更能適應(yīng)市場的需求。HDMI（High－Definition Multimedia Interface）是數(shù)字視頻接口中的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，由于其具有單一線纜上能同時(shí)傳輸音視頻、帶寬高和 HDCP加密等優(yōu)點(diǎn)，所以此接口在多媒體數(shù)字產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。在嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)中加入 HDMI接口，可在帶 HDMI接收端的監(jiān)控終端清楚地看到監(jiān)控場景，進(jìn)而擴(kuò)展了視頻監(jiān)控的應(yīng)用場所。

1.HDMI技術(shù)及其基本傳輸原理 　　

1.1 HDMI技術(shù)簡介

HDMI是首個(gè)支持在單線纜上傳輸，不經(jīng)過壓縮的全數(shù)字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數(shù)據(jù)的數(shù)字接口，由 Silicon Image倡導(dǎo)，聯(lián)合索尼、東芝等八家著名的消費(fèi)類電子制造商聯(lián)合成立的工作組共同開發(fā)的。HDMI最早的接口規(guī)范是 2002年 12月公布的HDMI 1.0，目前的最高版本是2006年6月發(fā)布的HDMI 1.3。HDMI通過一條HDMI纜線可以提供所有的音視頻源與音視頻終端之間的連接，實(shí)現(xiàn)視頻源和顯示終端的雙向通信，在保持高品質(zhì)的情況下能夠以數(shù)碼形式傳輸未經(jīng)壓縮的高分辨力視頻和多聲道音頻數(shù)據(jù)，還可搭配寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)HDCP（High-band with Digital Content Protection）。新發(fā)布的HDMI 　　1.3[2]支持的帶寬更高，還增加了 Deep Color技術(shù)，支持 xvYCC色彩標(biāo)準(zhǔn)、唇型同步、新型無損音頻格式 Dolby TrueHD和 DTS-HD Master Audio等。

1.2 HDMI基本傳輸原理 　　

HDMI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由 HDMI源(發(fā)送端)和 HDMI宿(接收端)組成，其傳輸結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示，HDMI傳輸線包括三個(gè)不同的 TMDS數(shù)據(jù)信息通道和一個(gè)時(shí)鐘通道，這些通道用來傳輸音視頻數(shù)據(jù)及附加信息，音視頻數(shù)據(jù)和附加信息通過三個(gè)不同的 TMDS通道傳送到接收端上，而視頻的像素時(shí)鐘則通過 TMDS時(shí)鐘通道傳送，接收端接受這個(gè)頻率參數(shù)之后，再還原另外三個(gè)數(shù)據(jù)信息通道傳遞過來的信息。DDC通道用來在發(fā)送端和接收端之間進(jìn)行配置以及狀態(tài)信息交換。可選的CEC通道用來提供用戶環(huán)境中各種不同的音視頻產(chǎn)品之間的高層控制功能，例如自動(dòng)設(shè)定的細(xì)節(jié)、單鍵播放或是遙控。

TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)信號傳輸技術(shù) [3]。最小化傳輸差分信號 TMDS是指通過異或及異或非等邏輯算法將原始信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 10位，前 8位數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運(yùn)算后獲得，第9位指示運(yùn)算的方式，第10位用來對應(yīng)直流平衡（DC-balanced） ,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分傳動(dòng)方式傳送。這種算法可使被傳輸信號過渡過程的上沖和下沖減小，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高信號傳輸?shù)乃俣群涂煽啃浴?/p>

音視頻信號傳輸。HDMI輸入的源編碼格式包括視頻像素?cái)?shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包。在每一個(gè) TMDS通道中，HDMI數(shù)據(jù)包含 2位的控制數(shù)據(jù)、8位的視頻數(shù)據(jù)和 4位的數(shù)據(jù)包，其傳輸過程可以分成三個(gè)部分：視頻數(shù)據(jù)傳輸期、島嶼數(shù)據(jù)傳輸期和控制數(shù)據(jù)傳輸期。島嶼數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸是在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)南[期，即在傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)的時(shí)候，并不會(huì)占據(jù)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘⑶乙膊恍枰粋�(gè)單獨(dú)的通道來傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)。

為了保護(hù)數(shù)字多媒體視頻版權(quán)，HDMI采用了HDCP（High Band-width Digital ContentProtection）技術(shù)，其本質(zhì)是數(shù)字信號加密和解密技術(shù)。HDMI數(shù)據(jù)經(jīng)由授權(quán)認(rèn)證協(xié)定、數(shù)據(jù)加密解密和自我更新三部分組成的保護(hù)系統(tǒng)傳輸后，可拒絕非法接收設(shè)備的連接，從而阻止了非法設(shè)備的擴(kuò)散。

1.HDMI源接口電路設(shè)計(jì) 　　

2.1源接口芯片的特性 　　

目前 HDMI源接口芯片(發(fā)射端)很多，比較常用的有基于硅解決方案 Silicon Image的 Sil90xx系列和 Analogix的 ANX90xx系列。本設(shè)計(jì)采用 Analogix公司的 ANX9030作為HDMI源接口芯片。ANX9030的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu) [4]如圖 2所示。

圖2 ANX9030 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖

ANX9030基于 Wide Eye信號恢復(fù)技術(shù)，能夠提供高性能的傳輸能力，其功能模塊主要有音視頻數(shù)據(jù)捕獲、I2C從接口、像素格式處理和 TMDS發(fā)送等。其中視頻處理模塊最高可支持 24位，整個(gè)處理頻寬接近4Gb/s；音頻數(shù)據(jù)捕獲模塊支持 8通道共 24位高精度數(shù)字音頻輸出，提供 I2S和 S/PDIF標(biāo)準(zhǔn)輸出接口;像素格式處理模塊支持 RGB數(shù)字色度分量 4:4:4格式與多種模式 YCbCr數(shù)字色差分量 4:2:2之間的轉(zhuǎn)換，支持 HDTV和 PC(最高支持1600×1200@85Hz)應(yīng)用。