原创 【拆解】一屏多画,看看怎么设计的，我也设计个

一屏多画面，或者说画面分割，这种应用方式在指挥调度、远程监控、会议以及示教等太多的场合下了。最近呢，项目需求的原因，公司采购了几个。因为硬件工程师的通病，这个手啊，还是让我不由自主的拆开了一台。且根据自己手头的芯片改一版自己的设计

一、壳体

设备拿到手的时候感觉比其他壳体重多了。设备也不大。这个表面不是喷漆也不是喷塑的。应该是不锈钢材。

结构设计由一个外U型壳加上固定主板的壳体构成，大体像一个钱包。

二、主板

板卡元器件布局看着还是挺舒服的，HDMI的差分走线有点随意，可能是因为信号带宽不高的原因吧。每个主要芯片都有散热片，保障基本散热，毕竟过热是会影响芯片性能的。

三、电路分析

1. 主芯片

主芯片为VS4210，此芯片VTIS的主要产品之一。可以不需要系统的情况下，实现四进一出，多画面显示，且有多种窗口显示组合。贴几张datasheet

视频输入支持BT.656，16bitYUV和BT.1120 。分辨率最高可达到1080P

视频输出支持8bit YUV ，16bitYUV(4:2:2)，24bitYPbPr(4:4:4)以及24/18/16bitYUV(4:4:4)和24/18/16bitRGB。分辨率最高可达到1080P

视频帧率可以达到60Hz

支持OSD

系统架构如下

2. 输入视频转换芯片

从主芯片的芯片特征能看到，芯片输入可以支持各种数字视频输入接口，但是没有HDMI输入。这样的好处是外部视频输入接口可以根据自身项目做调整，还有就是芯片处理也比较可控。

视频输入接口的调整，则需要视频转换芯片，这里就用的HDMI转换芯片-IT6604E

从芯片手册中了解到芯片特征：

功能特征

• 单链路 HDMI 1.4 接收器

• 引脚与 IT6603 兼容

• 符合 HDMI 1.3、HDMI 1.4a 3D、HDCP 1.4 和 DVI 1.0 规范

• 支持高达 2.25Gbps 的链接速度（链接时钟速率为 225MHz）。

• 支持符合 HDMI 1.4a 3D 规范的所有主要 3D 格式。

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

(2) 支持格式：框架包装、并排（半）、顶部和底部。

• 支持数字视频标准的视频输出接口，例如：

（1）24/30 位 RGB/YCbCr 4:4:410

（2）16/20 位 YCbCr 4:2:211

（3）8/10 位 YCbCr 4:2:2 (ITU BT-656)

（4）24/30 位双倍数据速率接口（全总线宽度，像素时钟速率减半，同时使用上升沿和下降沿计时）

（5）输入通道交换

• RGB 和 YCbCr 颜色空间之间的双向颜色空间转换 (CSC)，具有可编程系数。

• YCbCr 4:4:4 和 YCbCr 4:2:2 之间的上/下采样

• 用于从 12 位组件转换为 10 位/8 位的抖动

• 支持数字音频输出接口

（1）最多四个I2S 接口，支持8 通道音频，采样率32~192 kHz，采样大小16~24 位

（2）S/PDIF 接口支持高达 192kHz 帧速率的 PCM、杜比数字、DTS 数字音频

（3）可选支持 8 通道 DSD 音频，最多 8 个通道，采样率为 88.2kHz

（4）通过四个 I2S 接口或 S/PDIF 接口支持 DTS-HD 和 Dolby TrueHD 等高比特率 (HBR) 音频，帧率高达 768kHz

（5）可编程软静音的自动音频错误检测，防止因音频错误或热拔出而导致恼人的刺耳输出声音

• 自动校准的输入终端阻抗为输入传输线提供不受工艺、电压和温度影响的匹配。

• 集成的预编程 HDCP 键

• 智能、可编程的电源管理

• 128 引脚 LQFP (14mm x 14mm) 封装

3. 输出视频转换芯片

使用IT66121FN将视频转换为HDMI输出

其芯片特性

• 单通道 HDMI 发射器
• 符合 HDMI 1.3a、HDCP 1.2 和 DVI 1.0 规范
• 支持 25MHz 至 165MHz
的像素速率 • 数字电视分辨率：480i、576i、480p、576p、720p、1080i 至 1080p
• PC 分辨率：VGA、SVGA、XGA、SXGA 高达 UXGA
• 支持数字视频标准的各种视频输入接口，例如：
• 24 位 RGB/YCbCr 4：4：4，带 RB 交换选项
• 16/20/24 位 YCbCr 4：2：2，带 YC 交换选项
• 8/10/12 位 YCbCr 4：2：2 （CCIR-656）
• BTA-T1004 格式
• 仅 DE 接口
• DDR 选项
• 支持 HDMI1.4 3D 功能
• 帧打包模式高达 1080P@23.98/24Hz 和 720P@59.94/60Hz
• 顶部和底部高达 1080P@59.94/60Hz
• 并排（半）高达 1080P@59.94/60Hz
• 并排（全）高达 720P@59.94/60Hz
• 具有可编程系数的RGB和YCbCr色彩空间之间的双向色彩空间转换（CSC）。
• 支持的数字音频输入接口
• 音频采样率： 32~192 kHz
• 采样大小： 16~24 位
• 四个 I2S 接口支持 8 声道音频
• S/PDIF 接口支持 PCM、杜比数字、DTS 数字音频传输，最高可达 192kHz
• 通过四个 I2S 接口或 S/PDIF 接口支持高比特率 （HBR） 音频，如 DTS-HD 和杜比真高清， 帧速率高达 768kHz
• 与 IEC 60958 和 IEC 61937兼容 

• 软件可编程 HDMI 输出电流，使用户能够优化固定电缆系统或具有预定义电缆长度
的系统的性能 

• MCLK 输入是音频操作的可选配置。用户可以选择使用或不使用 MCLK 实现音频输入接口。
      • 集成预编程的 HDCP 按键
        • 纯硬件 HDCP 引擎提高了 HDCP 操作的鲁棒性和安全性 

• 通过热插拔检测和接收器终端检测进行监控检测
• 嵌入式全功能码型发生器
• 智能、可编程电源管理
• 嵌入式硬件控制的 CEC PHY
• 超低功耗，1080p@60Hz格式下运行功率小于70mw。
• 64 引脚 （9x9 mm） QFN 封装

4. 芯片配置MCU

从主芯片和视频转换芯片来看，这两个都需要进行初始化和相关配置。还有就是提供给用户操作的接口。这个产品使用的是STC的MCU，STC90LE516RD+。这个芯片就不做太多介绍了，想必大家都不陌生，最起码其51的核心大家都不陌生

四、产品设计框架

五、我的设计

1. HDMI转BT1120芯片改为ADV7611

2. VS4210

3. BT1120转HDMI改为SIL9022

4. MCU改为STM32F103C8T6

ST单片机有现成库，使用起来方便

5.电源芯片改为MP2307以及MP2122

六、总结

整体设计大体上还是很简单的，至于代码部分嘛，如果拿到相关资料，只是I2C的控制，简单的逻辑就可以实现了。

不过目前市场已经进入到4K的时代了，由于带宽和数据量的增加，VS4210已经算是过时了。不过对于那些对画质不是要求很高的人来说还是不错的选择，毕竟一屏四画面，屏幕大点，再搞个KVM的USB设备，四台电脑不是玩的开心嘛。

至于4K的平台吗，建议看看Realtek的RTD27系列的显示芯片，上系统的，如果拿到资料，有嵌入式开发经验的应该不难。