Perf-V开发板试用分享三：HDMI显示彩条

武器哈12

     身边没有VGA线，只有一根HDMI线，所以在Perf-V开发板上做一下HDMI显示吧，嘿嘿
      先来介绍一下HDMI：高清多媒体接口（英语：High Definition Multimedia Interface，简称是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。
      如图一是HDMI图像传输结构,可以看出HDMI cable由3组差分信号传输TMDS数据，1组差分信号传输clock。此外，HDMI还有一个DDC的通道连接到sink的EDID。CEC和HEAC都是HDMI的可选协议。

     

图一 HDMI图像传输结构

     

图二 HDMI接口引脚定义

       HDMI传输由三组TMDS通道和一组TMDS clock通道组成，TMDS clock的运行频率是video信号的pixel频率，在每个cycle，每个TMDS data通道发送10bit数据。

       上图是HDMI传输的示意图，从图中可知，HDMI传输如下四种类型数据：
（1）Preamble控制信息，图中的CTLx，可用来表示后面传输的是data island还是video data。通过channel1和2的D[1:0]传输，占用4bit。
（2）Data Island，即数据包，如Audio数据包。通过3个channel的D[3:0]传输，占用12bit。
（3）Video Data，视频数据。示意图中传输的是RGB格式图像，R,G,B分别通过channel2,1,0传输，每个颜色8bit，共24bit。
（4）HSYNC, VSYNC。使用channel0的D[1:0]传输，占用2bit。
8bit的数据在source经过TMDS encoder后得到10bit数据，经过serializer后串行输出；在sink端先进行复原成10bit的数据，再通过TMDS decoder得到8bit的源数据。 此外，HDMI视频是stream式的传输，不涉及packet式的传输。

上图是传输720x480p video的hdmi timing图。
在video data period，有效的video数据进行传输；
在data island period，audio和auxiliary数据以包的形式进行传输；
在control period，CTLx和HSYNC, SYNC进行传输。
data island period和control period都是在消隐区进行。图中行消隐占用138像素，场消隐占45行。

Control Period

       只有两种类型的preamble信息组合，CTL0:3=1000代表接下来的是video data period，CTL0:3=1010代表接下来的是data island period。HSYNC, VSYNC此时也有可能发生变化。

Video Data Period
video data period以2个字符（pixel）长度的leading gurad band开始，guard band如下：
ch0: q_out[9:0] = 0b1011001100
ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011
ch2: q_out[9:0] = 0b1011001100

Data Island Period
data island period传输audio数据和辅助数据，辅助数据包括Infoframe和其他用于音视频信息描述的数据。data island period以2个字符长度的leading guard band开始，并以2个字符宽度的trailing guard band 结束。guard band如下：
ch0: q_out[9:0] = n.a
ch1: q_out[9:0] = 0b0100110011
ch2: q_out[9:0] = 0b0100110011
data island传输的packet类型和格式详见spec说明。
三个传输阶段的过渡过程如下图所示：

(1) 左一是control period， 分别占用三个channel的D[1:0]，channel 0传输HSYNC, VSYNC, channel1,2 传输Preamble
(2) 左二是data island period，分别占用了三个channel的D[3:0]，channel 0的D[1:0]传输HSYNC, VSYNC， channel0的D[3:2]传输packet header, channel 1,2的D[3:0]传输packet。并且两端以guard band隔离
(3)右二接下来又是control period
(4)右一是 video data island, 占用了全部三个通道，并且开始以guard band 隔离

   感兴趣的同学可以看考HDMI协议规范： HDMI_1.3a说明文档.pdf (4.52 MB, 下载次数: 7)

2018-12-10 23:51 上传

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   开始我们的实验，Digital公司提供了VGA转HDMI的IP核，所以这里直接拿过来使用，毕竟HDMI协议比较复杂，哈哈，主要编写了VGA_TOP模块，产生VGA时序，根据x/y轴地址来输出彩条块的颜色，核心代码如下：

always@(posedge clk or posedge rst)

begin

        if(rst)

                begin

                        rgb_r_reg <= 8'h00;

                        rgb_g_reg <= 8'h00;

                        rgb_b_reg <= 8'h00;

                end

        else if(video_active)

                if(active_x == 12'd0)

                        begin

                                rgb_r_reg <= WHITE_R;

                                rgb_g_reg <= WHITE_G;

                                rgb_b_reg <= WHITE_B;

                        end

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 1)

                        begin

                                rgb_r_reg <= YELLOW_R;

                                rgb_g_reg <= YELLOW_G;

                                rgb_b_reg <= YELLOW_B;

                        end                        

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 2)

                        begin

                                rgb_r_reg <= CYAN_R;

                                rgb_g_reg <= CYAN_G;

                                rgb_b_reg <= CYAN_B;

                        end

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 3)

                        begin

                                rgb_r_reg <= GREEN_R;

                                rgb_g_reg <= GREEN_G;

                                rgb_b_reg <= GREEN_B;

                        end

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 4)

                        begin

                                rgb_r_reg <= MAGENTA_R;

                                rgb_g_reg <= MAGENTA_G;

                                rgb_b_reg <= MAGENTA_B;

                        end

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 5)

                        begin

                                rgb_r_reg <= RED_R;

                                rgb_g_reg <= RED_G;

                                rgb_b_reg <= RED_B;

                        end

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 6)

                        begin

                                rgb_r_reg <= BLUE_R;

                                rgb_g_reg <= BLUE_G;

                                rgb_b_reg <= BLUE_B;

                        end        

                else if(active_x == (H_ACTIVE/8) * 7)

                        begin

                                rgb_r_reg <= BLACK_R;

                                rgb_g_reg <= BLACK_G;

                                rgb_b_reg <= BLACK_B;

                        end

                else

                        begin

                                rgb_r_reg <= rgb_r_reg;

                                rgb_g_reg <= rgb_g_reg;

                                rgb_b_reg <= rgb_b_reg;

                        end                        

        else

                begin

                        rgb_r_reg <= 8'h00;

                        rgb_g_reg <= 8'h00;

                        rgb_b_reg <= 8'h00;

                end

end

代码： hdmi_test_ok.zip (1.12 MB, 下载次数: 2)

2018-12-10 23:55 上传

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qiaokechen

老哥，你会基于蜂鸟的HDMI显示设计吗

trucy

这个是FPGA，开始以为纯MCU呢