輕松使用HDMI：HDMI-VGA和VGA-HDMI轉(zhuǎn)換器
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表2. 最常用的VESA和CEA-861標(biāo)準(zhǔn)(p = 逐行;i = 隔行)
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201612/331329.htmVESA（顯示器監(jiān)視時序） | CEA-861 |
640×350p @ 85 MHz | 720 × 576i @ 50 Hz |
640 × 400p @ 85 Hz | 720 × 576p @ 50/100 Hz |
720 × 400p @ 85 Hz | 640 × 480p @ 59.94/60 Hz |
640 × 480p @ 60/72/75/85 Hz | 720 × 480i @ 59.94/60 Hz |
800 × 600p @ 56/60/72/75/85 Hz | 720 × 480p @ 59.94/60/119.88/120 Hz |
1024 × 768i @ 43 Hz | 1280 × 720p @ 50/59.94/60/100/119.88/120 Hz |
1024 × 768p @ 60/70/75/85 Hz | 1920 × 1080i @ 50/59.94/60/100/200 Hz |
1152 × 864p @ 75 Hz | 1920 × 1080p @ 59.94/60 Hz |
1280 × 960p @ 60/85 Hz | 1440 × 480p @ 59.94/60 Hz |
1280 × 1024p @ 60/75/85 Hz | 1440 × 576p @ 50 Hz |
1600 × 1200p @ 60/65/70/75/85 Hz | 720(1440) × 240p @ 59.94/60 Hz |
1920 × 1440p @ 60/75 Hz | 720(1440) × 288p @ 50 Hz |
HDMI2VGA和VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器的重要要求是確保視頻源發(fā)送的信號符合正確的視頻標(biāo)準(zhǔn)。這是通過提供一個具有適當(dāng)EDID內(nèi)容的視頻源來實現(xiàn)的。一旦收到，就可以將正確的視頻標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為最終HDMI或VGA標(biāo)準(zhǔn)。
圖2和圖3中的功能框圖顯示了HDMI2VGA和VGA2HDMI轉(zhuǎn)換的相應(yīng)過程。HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器假設(shè)HDMI Rx內(nèi)置EDID。
圖2. 具有音頻提取功能的HDMI2VGA轉(zhuǎn)換器
圖3. VGA2HDMI轉(zhuǎn)換器
工作原理
VGA2HDMI:VGA源從接收器讀取EDID內(nèi)容，利用DDC線路通道獲取支持的時序列表，然后視頻源開始發(fā)送視頻流。VGA電纜具有RGB信號和獨立的水平(HSYNC)與垂直(VSYNC)同步信號。下游VGA ADC鎖定HSYNC以重新產(chǎn)生采樣時鐘。VGA解碼器將輸入的同步信號與時鐘對齊。
數(shù)據(jù)使能(DE)信號指示視頻的有效區(qū)域。VGA ADC并不輸出此信號，它是HDMI信號編碼的強制要求。DE的邏輯高電平部分表示有效像素，或者說視頻信號的可視部分。DE的邏輯低電平部分表示視頻信號的消隱部分。
圖4. 水平DE生成
圖5. 垂直DE生成
DE信號對于產(chǎn)生有效HDMI流至關(guān)重要。如果沒有DE信號，可以通過HDMI發(fā)送器(Tx)來補償，它能重新生成DE信號?，F(xiàn)代HDMI發(fā)送器可以利用若干參數(shù)設(shè)置，如HSYNC延遲、VSYNC延遲、有效寬度和有效高度等，從HSYNC和VSYNC輸入產(chǎn)生DE信號(如圖4和圖5所示)，確保兼容HDMI信號傳輸。
HSYNC延遲定義從HSYNC前沿到DE前沿的像素數(shù)。VSYNC延遲定義VSYNC和DE前沿之間的HSYNC脈沖數(shù)。有效寬度表示有效水平像素數(shù)，有效高度表示有效視頻的行數(shù)。DE生成功能也可用于顯示功能，例如使有效視頻區(qū)域處于屏幕的中央。
顯示位置調(diào)整是VGA輸入的強制要求。數(shù)字化模擬輸入信號的第一個和最后一個像素不得靠近任何HSYNC/VSYNC脈沖或與之重合。DE信號低電平期間(如垂直或水平消隱間隔)用于發(fā)送額外的HDMI數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)包，不得違反要求。ADC采樣階段可能會引起這種不對齊現(xiàn)象。屏幕可視區(qū)域中的黑條可能意味著有效區(qū)域不對齊。對于復(fù)合視頻廣播信號(CVBS)，此現(xiàn)象可通過過掃描5%到10%進(jìn)行校正。
VGA旨在顯示整個有效區(qū)域，不落下任何區(qū)域。畫面不會過掃描，因此顯示位置調(diào)整對于VGA轉(zhuǎn)HDMI很重要。最佳情況下，黑條可以被自動識別，圖像可以自動調(diào)整到最終屏幕的中央，或者根據(jù)回讀信息手動調(diào)整。如果VGA ADC連接到后端定標(biāo)器，有效視頻將能正確地與整個可視區(qū)域重新對齊。
然而，使用定標(biāo)器解決有效視頻區(qū)域不對齊問題會提高設(shè)計成本及相關(guān)風(fēng)險。例如，利用定標(biāo)器和視頻圖案，有效區(qū)域內(nèi)一個小白框周圍的黑色區(qū)域可能會被視為無用棒而予以消除有效區(qū)域內(nèi)一個小白框周圍的黑色區(qū)域可能會被視為無用條而予以消除。黑色區(qū)域消除后，白框就變?yōu)榧儼咨尘?。另一方面，半白半黑圖像會產(chǎn)生失真。為了防止此類不當(dāng)失真，必須采取某種預(yù)防機制。
HDMI Tx一旦鎖定并重新產(chǎn)生DE信號，就會向HDMI接收器(如電視等)發(fā)送視頻流。與此同時，片上音頻器件，如音頻編解碼器等，也可以通過I2S、S/PDIF或DSD向HDMI Tx發(fā)送音頻流。HDMI的優(yōu)勢之一是可以同時發(fā)送視頻和音頻。
VGA2HDMI轉(zhuǎn)換板上電且源和接收器連接后，MCU應(yīng)通過HDMI Tx DDC線回讀HDMI接收器的EDID內(nèi)容。MCU應(yīng)將EDID的前128字節(jié)略微更改后復(fù)制到VGA DDC通道的EEPROM，因為VGA DDC通道一般不支持用于HDMI的CEA擴展。表3列出了需要的更改。
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