实现快速频道转换的多HDMI接口设计

2009年05月15日 14:05    老郭
关键词: HDMI , 接口 , 频道 , 设计
随着消费电子技术的发展,家庭影音娱乐系统已经不再是简单的电视机+DVD 模式,而是通常包括电视机、机顶盒、蓝光DVD、硬盘存储播放器、PS3或Xbox等等。这样,目前的HDTV通常都有不止一个HDMI接口,一些中高端电视开始有3个或者4个HDMI接口。不过,在电视机中集成多个HDMI接口会带来一个新的问题,即HDMI源之间切换的延迟问题。如何以最具成本效益的方式解决这个问题呢?
随着消费电子技术的发展,家庭影音娱乐系统已经不再是简单的电视机+DVD模式,而是通常包括电视机、机顶盒、蓝光DVD、硬盘存储播放器、PS3或Xbox等等。目前的HDTV通常都有不止一个HDMI接口,一些中高端电视开始有3个或者4个HDMI接口,因此,高清晰数字电视(HDTV)的主芯片发展趋势是集成一个HDMI接口,外加低成本的开关以实现3至5个源端口的扩展。
不过,在电视机中集成多个HDMI接口会带来一个新的问题:HDMI在进行传输前有一个数秒的HDCP认证过程,因此当在不同的HDMI源之间切换时,通常要4到7秒的时间。为解决这个问题,Silicon Image推出了InstaPort技术,也就是预认证(Pre-Authentication)技术。当源设备连接至电视时,HDCP授权过程并非立即执行,直至该源设备在被数字电视选为输入时才开始。但支持 InstaPort 技术的 DTV 可以在连接源设备后立即执行HDCP 授权路由,因此,当用户选择源设备时,将即时播放内容(通常在1 秒之内),无需等待 HDCP 授权。
SiI9287端口处理器就是支持InstaPort 技术的一款产品。SiI9287包括四个支持 InstaPort 技术的 HDMI 1.3输入,支持InstaPort、自适应均衡、移动高清连接技术(MHL)等最新技术。SiI9287的InstaPort功能为用户解决了快速HDMI端口切换与显示的难题,而增加的成本却有限。随着具有快速频道转换功能的HDMI方案很快会成为市场主流,全球电视厂商将在2009年下半年陆续推出带InstaPort功能的电视机。
在方案选择方面,SiI9287与四路输入HDMI 1.3接收器SiI9223是应用在不同场合的产品。当主芯片已经集成有HDMI解码器时,可以使用SiI9287将HDMI端口从一个扩展成多个。当主芯片没用集HDMI解码器时,可以采用SiI9223来给系统增加多个HDMI端口。
由于SiI9287采用T_MDS输出,其芯片管脚比采用并行总线输出的SiI9223要少很多,所以采用SiI9287的设计会更方便。这种便利性主要体现在:由于管脚数目的减少,设计更方便;内建电源调节器,电源设计更方便,且可节省去偶电容等BOM成本;ESD防护能力更佳,可省去外置ESD器件,有利于节省BOM成本;CECAPI可以方便固件设计;输出为差分T_MDS信号,而并非SiI9223的并行数据总线,更方便了EMI设计;第五个EDID可以支持VGA接口的设计实现。
此外,基于SiI9287的设计还能节省生产线的人工成本,包括节省EDID烧录时间(以前生产时,每个HDMI端口都要单独人工去烧录一颗EDID, 费时费力) 和HDMI端口检测时间(检测4个HDMI端口,仅电视自身切换时间,无InstaPort时需要20~40秒,采用InstaPort技术后,会大大提高产线的检测效率)。

SiI9287系列的主要优点体现在:
(1)基于Rx+Tx模式
SiI9287系列芯片被SiliconImage定义为端口处理器,以与普通的基于多路器的HDMI开关区分开来。与这些基于多路器的HDMI开关不同,SiI9287系列芯片具有完整的HDMI Tx和Rx内核,从而确保了HDMI连接的高可靠性与无差错传输。由于低质量源端或过长线缆传输的影响,基于多路器的HDMI开关有时会无法正常工作,或无法有效改善已经被严重衰减的信号。SiI9287则可确保HDMI链接的可靠性,并能完美地再现信号。
(2)预认证与快速频道转换
SiI9287内建有两路T_MDS管道(pipeline)与两个HDCP模块。在一路T_MDS管道与一个HDCP模块在完成正常的接收与显示功能的同时,另一路T_MDS管道与HDCP模块可对其余端口进行扫描并完成HDCP预认证,从而在切换HDMI端口之时能够做到无延迟显示。与普通HDMI 开关具有4~7秒的切换时间相比,支持InstaPort功能的SiI9287能在不到1秒的时间里实现HDMI端口间的切换与显示。InstaPort技术是受到Silicon Image专利保护的技术。
(3)自适应均衡
SiI9287支持自适应均衡。自适应均衡可以做到对长短不同的电缆的自适应。当电缆较长时,均衡幅度自动调高,当电缆较短时,均衡幅度自动调低。与固定幅度均衡相比,自适应均衡不会为了优化对某一长度电缆的接收性能,而损失对其它长度电缆的接收性能。SiI9287支持自适应均衡。自适应均衡技术也是受到SiliconImage专利保护的技术。
(4)电源管理
SiI9287采用电源岛(powerisland)电源管理技术,确保了待机状态的低功耗(<35mW)。此外,当主机断电时,电源岛可由HDMI线缆上的+5V供电,这样断电时EDID仍为可读,为CEC功能的进一步扩展打开了方便之门。SiI9287内建电源调节器,由单电压供电,简化了电源设计。
(5)CEC功能
SiI9287集成了CEC功能,无须外置CEC器件。此外,CEC API也简化了固件的设计与实现,从而加快了产品的上市时间。
(6)5xEDID
SiI9287为四接口HDMI输入,但集成了5个EDID模块,额外的那个EDID模块可用于VGA接口设计。
(7)MHL与HDMI双模接收
MHL是Silicon Image正在与顶级手机生产商开发的移动高清接口技术。MHL与HDMI同样基于T_MDS技术,SiI9287是一款支持MHL与HDMI双模接收的芯片。
(8)ESD性能
SiI9287接收管脚具有8kV HBM和6kV的IEC61000-4-2 ESD防护能力。
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