利用MAX9217/MAX9218芯片組實現視頻數據傳輸

MAX9217/MAX9218串行器和解串器芯片組通過一對兒雙絞線LVDS鏈路實現視頻數據傳輸，廣泛用于汽車和工業應用領域。視頻信號的每一幀總是存在消隱周期，可以利用這些周期“承載”音頻數據。在本應用筆記中，我們討論音頻數據的傳輸格式，視頻鏈路發送數據的方法以及系統實現的具體實例。
Introduction

MAX9217/MAX9218芯片組[1]是一個收發器對兒，發送器(MAX9217)將并行數據轉換成串行數據，發送給接收器(MAX9218)；接收器再將串行數據轉換成并行數據。該芯片組設計用于通過一對兒低成本雙絞線電纜(如，以太網中常用的UTP-CAT5電纜)，將視頻和控制信號從圖形控制器(處理器)傳輸到LCD或等離子平面顯示器。傳輸距離可超過10米。

該芯片組鏈路結構簡單，所使用的傳輸線為低成本電纜，是汽車、儀表、醫療設備等視頻顯示的理想方案。 該芯片組不僅可以在兩點之間傳送視頻信號，有時，人們還希望其同時傳送音頻信號。在本應用筆記中，我們將討論如何利用視頻信號的消隱期，通過控制信號通道將音頻數據傳送到顯示器。我們還將解釋怎樣把數字音頻數據轉換成模擬音頻信號，并給出了顯示面板端揚聲器驅動的系統結構。

MAX9217/MAX9218鏈路功能和視頻數據格式

MAX9217串行器具有27位并行輸入，總線速率高達35Mbps。在這27位中，18位是視頻RGB數據：3基色各占用6位，其余9位是控制信號。9位控制信號中的前3位指定為垂直、水平和RGB數據同步：VSYNC (C0)、HSYNC (C1)和ENAB (C2)。剩下的6個控制位(C3至C8)用于其他控制信號。本例中，我們使用6個控制位中的一部分傳輸音頻數據。MAX9217可以將18位RGB數據或9位控制數據轉換為串行數據，然后通過LVDS鏈路對其進行傳輸。在視頻顯示的消隱期內發送控制數據，由RGB數據使能信號(ENAB)指示。

MAX9218接收到串行數據后，將其轉換成與MAX9217輸入格式相同的并行數據。同樣，當MAX9218輸出并行數據時，根據串行LVDS鏈路的時序重新生成總線時鐘。圖1所示為MAX9217和MAX9218之間視頻、控制數據鏈路設置和連接的結構圖。圖2所示為視頻數據和控制數據的時序。根據視頻格式、顯示器分辯率和鏈路速率，RGB數據的控制占空比在1%至5%之間。

圖1. MAX9217/MAX9218的視頻鏈路設置

圖2. 串行鏈路的視頻數據和控制數據格式

數字音頻數據類型和傳輸格式

數字音頻數據有多種不同格式。我們討論3種最常用的格式：采樣數字音頻(PCM)、MPEG層3音頻(MP3) 和ATSC數字音頻壓縮標準(AC3)。

PCM數字音頻是CD ROM或DVD采用的數據格式。對左右聲道的音頻信號采樣得到PCM數字信號，采樣率為44.1kHz，精度為16位或32位。因此，精度為16位時，PCM音頻數據速率為1.41Mbps；32位時為2.42Mbps。一張700MB CD可保存大約60分鐘的16位PCM數據格式的音樂。

MP3是MP3播放器采用的音頻格式，對PCM音頻數據進行壓縮編碼。立體聲MP3數據速率為112kbps至128kbps。對于這種數據速率，解碼后的MP3聲音效果與CD數字音頻的質量相同。AC3是數字TV、HDTV和電影數字音頻編碼標準。立體聲AC3編碼后的數據速率為192kbps。

為了恢復音頻信號，可將編碼后的音頻數據送入音頻解碼器芯片，該芯片生成PCM數字數據，傳送至音頻DAC，最終恢復成模擬音頻信號。相反，沒有編碼的數字音頻數據可以直接送入音頻DAC。(下面詳細說明這種類型的系統實現。)


編碼或解碼音頻數據的常用串行音頻數字接口是Inter-IC音頻總線(I2S) 。圖3所示為I2S接口配置和時序圖。每個音頻字的邊界由信號WS標識。在我們的應用中采用配置模式1。在SCK信號的上升沿，數據被鎖存至接收器，但是當SCK保持低電平時，不接收數據。

圖3. I2S接口配置和時序