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2023-10-20 15:14
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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。