使用ADV7612接收机的四通道HDMI输入、快速开关多路复用器
电路功能与优势
adv7612是一款双端口xpressview. 225 mhzhdmi.接收机，可在两个输入端之间实现快速开关。图1显示了使用两个adv7612作为四路输入快速开关hdmi接收机的电路。
图1. 双路adv7612电路(简化原理图：未显示去耦、端接、复位和所有连接)
本电路显示了adv7612的扩展性，在需要四个多路复用hdmi输入的应用中最高可达225 mhz tmds(1080p60，每通道12位;148.5 mhz llc像素时钟)或uxga(1600 × 1200，每通道10位;162 mhz llc像素时钟)。对此应用而言这是一种经济的解决方案，工作温度范围为.40°c至+85°c扩展工业温度范围。
电路描述
adv7612为双hdmi输入提供接收解决方案。图1显示如何在共享视频和音频总线上并联连接两个adv7612，从而实现四个hdmi输入的多路复用。同时显示如何在不引起总线冲突的条件下设置i2c通信以及如何在信号源间切换。同时提供软件包，显示如何在hdmi中继器应用中处理通信和验证(参见)。
当多个adv7612器件共享同一总线时，需要考虑器件的输出状态、三态总线的能力和总线上负载的电气性能。此外，器件必须以非冲突方式从i2c总线加以控制。该电路的板布局十分关键，应遵循直线原理并使用可控阻抗，以降低反射和交叉耦合风险。完整pcb布局包括在设计支持包中，可从以下地址下载：。adv7511 hdmi发射机用作后端器件。
总线输出状态
复位后，adv7612使引脚p0-p35、hs、vs/field/alsb、de、llc、ap0…ap5、sclk/int2和mclk/int2进入三态。这些引脚可通过寄存器tri_pix、tri_syncs、tri_llc、tri_audio设置为有效状态，如ug-216硬件用户指南所述，请访问。
视频和音频总线载入
每次仅一个adv7612可访问av总线;第二器件必须保持三态。假设输出驱动器阻抗 (p0…p35) 为10 °至20 °(最高驱动强度)且走线特性阻抗为75 °，需要55 °至65 °的串联电阻以匹配走线的特性阻抗。adv7612上的三态输出总线驱动器具有20 pf的最大电容(请参考adv7612数据手册中的电气规格)。
布局和端接考量
对于本设计，必须确保传输线路得到正确端接且具有可控阻抗。否则，反射(可发生于较长线路上)可对发送的数据产生不利影响。
对于像素线路 (p0…p35)、视频同步 (vs/field/alsb、hs、de) 和音频线路 (ap0、ap1/i2s_tdm、ap2...ap5、mclk/int2、sclk/int2) — llc除外，建议在adv7612驱动器端使用51 °的串联端接电阻，以及特性阻抗为75 °的走线。
线路锁定时钟 (llc) 线路具有相同的75 °特性阻抗，不应有串联电阻，但远端应采用对称端接(150 °至+3.3 v以及150 °至gnd)，如图2所示。
虽然理论上最佳端接值介于50 °与60 °间，但测试中发现对称75 ° (2 ×150 °) 端接可增加摆幅，使信号以中间电源(1.65 v) 为中心，这一点十分理想。adv7511 hdmi发射机包括在电路板上，用于发送两个adv7612的多路复用输出。
图2. p0…p35数据线路和llc走线的端接
图3至图6显示各种端接的波形。每种情况下，对称llc端接被放置在远端(靠近adv7511)，串联端接电阻尽可能靠近两个adv7612器件，如图2所示。
使用tektronix p6243 fet探头(1 m°阻抗，1 ghz带宽，电容小于1 pf)和tektronix tds5104b示波器在adv7511引脚上执行测量。
从波形可看出，在llc线路上使用2 × 150 °端接确保了3.3 v的最大摆幅。
在数据线路上使用75 °会使边沿速度过低。数据线路上的33 °和15 °导致下降沿欠冲(图5和图6)和上升沿过冲(未显示)。因此llc选择了2 × 150 °，数据线路上使用51 °，图9和图10中的眼图做了说明。
图3. 端接：llc线路上为对称2 × 150 _，数据线路 (hs) 上为75 _。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图4. 端接：llc线路上为对称2 × 100.，数据线路 (hs) 上为51 .。
垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图5. 端接：llc上为对称2 × 68 .，数据线路 (hs) 上为串联33 .端接。注意0.5 v欠冲。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图6. 端接：llc上为对称2 × 33 .，数据线路 (hs) 上为串联15 .端接。注意1 v欠冲。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
i2c访问
上电后，两个adv7612器件在主映射上将具有相同i2c地址，这可能导致冲突。
两个器件上均提供一个cs引脚，允许选择两个器件之一。
cs线路拉低后，i2c通信启用。
cs线路拉高后，i2c通信禁用。
简单的反相器可减少微控制器端所需的资源，如图7所示。
图7. i2c访问
cec
电路板上是否实施cec取决于最终用户，而非强制性。如果不需要cec，cec引脚应保持浮空(如ug-216的附录b：未使用引脚的推荐配置所述)。此用户指南可从下载。
另一种情况下，应使用独立引擎处理cec命令。
xtal_n、xtal_p
驱动adv7612时钟有两种方式。两个器件可具有连接到xtal_n和xtal_p引脚的独立晶振，或者可共享相同信号时钟。本电路中，振荡器发出的的1.8 v信号时钟被提供给两个器件的引脚xtal_p。在此配置下，xtal_n必须保持浮空。必须确保正确的布线和接地布局，以消除敏感线路间的耦合。总线每条走线的长度应相同。
中断
两个器件的中断必须予以考虑。adv7612具有两种可能的中断：int1(int1引脚)和int2(通过sclk/int2、mclk/int2或hpa_a/int2提供)。
不建议通过引脚mclk/int2或sclk/int2使用int2，通过tri_audio寄存器使音频总线进入三态也会使这些引脚进入三态。
图8. 双adv7612电路板解决方案与adv7511
图9. 示波器屏幕截图。
从adv7612-u43驱动信号。在adv7511输入端和像素线路p35测量llc线路(162 mhz)。红色矩形显示adv7511的眼罩。llc上为2 × 150 .对称端接，数据线路上为51 .串联电阻。
垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图10. 示波器屏幕截图。
从adv7612-u1驱动信号。在adv7511输入端和像素线路p35测量llc线路(162 mhz)。红色矩形显示adv7511的眼罩。llc上为2 × 150.对称端接，数据线路上为51 .串联电阻。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
布局考量
布局应由极短走线组成。理想情况下，在两个adv7612间连接相同功能的两个引脚的走线应可能短，并应共享同一串联端接电阻，该端接电阻尽可能靠近两个器件，然后连接到总线。实际上，由于布局限制此要求不可能满足;因此每个器件需要自身的串联端接电阻(参见图2)。视频走线应尽可能接近相同长度，以提供延迟匹配。
评估与测试
评估本电路时，利用两个视频发生器 (quantum data 882)生成uxga 1600 × 1200像素、30位和1080p60、36位视频(samsung2和moirèx图案)。使用astro va-1831视频分析仪作为hdmi接收器(从adv7511输出)。此外，将p6243 (1 pf, 1 m°, 1 ghz) 探头连接到tektronix tds5104b示波器，然后在adv7511引脚上观察adv7612的视频信号(llc和p35)。所得波形用adv7511眼罩表示为眼图，图9和图10显示了samsung2图案的uxga视频(162 mhz、30位)。测试期间使用的moirèx图案还显示了类似的安全裕量。
图11. 测试设置
通过astro va-1831测量视频时序，未显示异常。分析moirèx的偶数和奇数垂直线路(1080p60 36位和uxga 30位)，显示所有位同时正确切换，线路间无任何泄漏(moirèx图案)。astro va-183还显示，稳定的hdmi同步信号和数据包具有正确的crc校验和。这说明后端adv7511正确接收了时钟和同步信息。
测试步骤
1.准备测试配置，如图11所示。
2.评估板和测量设备上电;启动dvp评估软件。
3.在dvp评估软件中，载入adv7612评估板。
4.在dvp评估软件中运行init_parts_and_set_ port_a_ver4.py脚本(请参考设计资源)。
5.按下初始化按钮。评估板初始化后，点击下列按钮之一：端口a、端口b、端口c或端口d，选择所需的输入(参见图12)。
图12. 用于选择hdmi输入的软件
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图1. 双路adv7612电路(简化原理图：未显示去耦、端接、复位和所有连接)
本电路显示了adv7612的扩展性，在需要四个多路复用hdmi输入的应用中最高可达225 mhz tmds(1080p60，每通道12位;148.5 mhz llc像素时钟)或uxga(1600 × 1200，每通道10位;162 mhz llc像素时钟)。对此应用而言这是一种经济的解决方案，工作温度范围为.40°c至+85°c扩展工业温度范围。
电路描述
adv7612为双hdmi输入提供接收解决方案。图1显示如何在共享视频和音频总线上并联连接两个adv7612，从而实现四个hdmi输入的多路复用。同时显示如何在不引起总线冲突的条件下设置i2c通信以及如何在信号源间切换。同时提供软件包，显示如何在hdmi中继器应用中处理通信和验证(参见)。
当多个adv7612器件共享同一总线时，需要考虑器件的输出状态、三态总线的能力和总线上负载的电气性能。此外，器件必须以非冲突方式从i2c总线加以控制。该电路的板布局十分关键，应遵循直线原理并使用可控阻抗，以降低反射和交叉耦合风险。完整pcb布局包括在设计支持包中，可从以下地址下载：。adv7511 hdmi发射机用作后端器件。
总线输出状态
复位后，adv7612使引脚p0-p35、hs、vs/field/alsb、de、llc、ap0…ap5、sclk/int2和mclk/int2进入三态。这些引脚可通过寄存器tri_pix、tri_syncs、tri_llc、tri_audio设置为有效状态，如ug-216硬件用户指南所述，请访问。
视频和音频总线载入
每次仅一个adv7612可访问av总线;第二器件必须保持三态。假设输出驱动器阻抗 (p0…p35) 为10 °至20 °(最高驱动强度)且走线特性阻抗为75 °，需要55 °至65 °的串联电阻以匹配走线的特性阻抗。adv7612上的三态输出总线驱动器具有20 pf的最大电容(请参考adv7612数据手册中的电气规格)。
布局和端接考量
对于本设计，必须确保传输线路得到正确端接且具有可控阻抗。否则，反射(可发生于较长线路上)可对发送的数据产生不利影响。
对于像素线路 (p0…p35)、视频同步 (vs/field/alsb、hs、de) 和音频线路 (ap0、ap1/i2s_tdm、ap2...ap5、mclk/int2、sclk/int2) — llc除外，建议在adv7612驱动器端使用51 °的串联端接电阻，以及特性阻抗为75 °的走线。
线路锁定时钟 (llc) 线路具有相同的75 °特性阻抗，不应有串联电阻，但远端应采用对称端接(150 °至+3.3 v以及150 °至gnd)，如图2所示。
虽然理论上最佳端接值介于50 °与60 °间，但测试中发现对称75 ° (2 ×150 °) 端接可增加摆幅，使信号以中间电源(1.65 v) 为中心，这一点十分理想。adv7511 hdmi发射机包括在电路板上，用于发送两个adv7612的多路复用输出。
图2. p0…p35数据线路和llc走线的端接
图3至图6显示各种端接的波形。每种情况下，对称llc端接被放置在远端(靠近adv7511)，串联端接电阻尽可能靠近两个adv7612器件，如图2所示。
使用tektronix p6243 fet探头(1 m°阻抗，1 ghz带宽，电容小于1 pf)和tektronix tds5104b示波器在adv7511引脚上执行测量。
从波形可看出，在llc线路上使用2 × 150 °端接确保了3.3 v的最大摆幅。
在数据线路上使用75 °会使边沿速度过低。数据线路上的33 °和15 °导致下降沿欠冲(图5和图6)和上升沿过冲(未显示)。因此llc选择了2 × 150 °，数据线路上使用51 °，图9和图10中的眼图做了说明。
图3. 端接：llc线路上为对称2 × 150 _，数据线路 (hs) 上为75 _。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图4. 端接：llc线路上为对称2 × 100.，数据线路 (hs) 上为51 .。
垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图5. 端接：llc上为对称2 × 68 .，数据线路 (hs) 上为串联33 .端接。注意0.5 v欠冲。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图6. 端接：llc上为对称2 × 33 .，数据线路 (hs) 上为串联15 .端接。注意1 v欠冲。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
i2c访问
上电后，两个adv7612器件在主映射上将具有相同i2c地址，这可能导致冲突。
两个器件上均提供一个cs引脚，允许选择两个器件之一。
cs线路拉低后，i2c通信启用。
cs线路拉高后，i2c通信禁用。
简单的反相器可减少微控制器端所需的资源，如图7所示。
图7. i2c访问
cec
电路板上是否实施cec取决于最终用户，而非强制性。如果不需要cec，cec引脚应保持浮空(如ug-216的附录b：未使用引脚的推荐配置所述)。此用户指南可从下载。
另一种情况下，应使用独立引擎处理cec命令。
xtal_n、xtal_p
驱动adv7612时钟有两种方式。两个器件可具有连接到xtal_n和xtal_p引脚的独立晶振，或者可共享相同信号时钟。本电路中，振荡器发出的的1.8 v信号时钟被提供给两个器件的引脚xtal_p。在此配置下，xtal_n必须保持浮空。必须确保正确的布线和接地布局，以消除敏感线路间的耦合。总线每条走线的长度应相同。
中断
两个器件的中断必须予以考虑。adv7612具有两种可能的中断：int1(int1引脚)和int2(通过sclk/int2、mclk/int2或hpa_a/int2提供)。
不建议通过引脚mclk/int2或sclk/int2使用int2，通过tri_audio寄存器使音频总线进入三态也会使这些引脚进入三态。
图8. 双adv7612电路板解决方案与adv7511
图9. 示波器屏幕截图。
从adv7612-u43驱动信号。在adv7511输入端和像素线路p35测量llc线路(162 mhz)。红色矩形显示adv7511的眼罩。llc上为2 × 150 .对称端接，数据线路上为51 .串联电阻。
垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
图10. 示波器屏幕截图。
从adv7612-u1驱动信号。在adv7511输入端和像素线路p35测量llc线路(162 mhz)。红色矩形显示adv7511的眼罩。llc上为2 × 150.对称端接，数据线路上为51 .串联电阻。垂直刻度：1 v/div，水平刻度：2 ns/div
布局考量
布局应由极短走线组成。理想情况下，在两个adv7612间连接相同功能的两个引脚的走线应可能短，并应共享同一串联端接电阻，该端接电阻尽可能靠近两个器件，然后连接到总线。实际上，由于布局限制此要求不可能满足;因此每个器件需要自身的串联端接电阻(参见图2)。视频走线应尽可能接近相同长度，以提供延迟匹配。
评估与测试
评估本电路时，利用两个视频发生器 (quantum data 882)生成uxga 1600 × 1200像素、30位和1080p60、36位视频(samsung2和moirèx图案)。使用astro va-1831视频分析仪作为hdmi接收器(从adv7511输出)。此外，将p6243 (1 pf, 1 m°, 1 ghz) 探头连接到tektronix tds5104b示波器，然后在adv7511引脚上观察adv7612的视频信号(llc和p35)。所得波形用adv7511眼罩表示为眼图，图9和图10显示了samsung2图案的uxga视频(162 mhz、30位)。测试期间使用的moirèx图案还显示了类似的安全裕量。
图11. 测试设置
通过astro va-1831测量视频时序，未显示异常。分析moirèx的偶数和奇数垂直线路(1080p60 36位和uxga 30位)，显示所有位同时正确切换，线路间无任何泄漏(moirèx图案)。astro va-183还显示，稳定的hdmi同步信号和数据包具有正确的crc校验和。这说明后端adv7511正确接收了时钟和同步信息。
测试步骤
1.准备测试配置，如图11所示。
2.评估板和测量设备上电;启动dvp评估软件。
3.在dvp评估软件中，载入adv7612评估板。
4.在dvp评估软件中运行init_parts_and_set_ port_a_ver4.py脚本(请参考设计资源)。
5.按下初始化按钮。评估板初始化后，点击下列按钮之一：端口a、端口b、端口c或端口d，选择所需的输入(参见图12)。
图12. 用于选择hdmi输入的软件
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面向未来通信网络的下一代多核 SoC 架构
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