一、2进1出切换这个动作本身的工程含义
多屏时代之后,hdmi切换功能从机顶盒、播放器这类整机内部功能,逐步外溢到了显示器、扩展坞、会议终端、kvm以及各类av设备里。典型需求是:两台主机共用一台8k显示器,用户不想每次插拔线缆,希望用一个开关在两路信号源之间快速倒换。
it66326是ite tech. inc.(中国台湾)推出的一颗hdmi 2.1切换芯片,其定位是2个hdmi输入端口转1个hdmi输出端口,同时在tx侧集成earc接收器,并内嵌mcu与flash。
需要说明的是,v0.1.0属于"初步规格"版本,封面明确标注所有规格可能随时变更、不作担保。正式设计应以原厂后续发布版本为准。本文引用的数值均取自该版本规格书正文。
二、带宽与时序能力
三个端口(2进1出)均支持hdmi 2.1数据率48gb/s,即frl模式下单通道12gbps。芯片符合hdmi 2.1a规范,并向下兼容hdmi 2.0b与hdmi 1.4b。tmds模式下带宽为18gbps/3通道,可支撑4k2k@60。
hdmi 2.1视频时序包括:8k60的ycbcr 4:2:0 12-bit、8k30的rgb或ycbcr 4:4:4 12-bit、以及4k120的4:4:4 12-bit高帧率格式。其中8k60采用4:2:0色度抽样,是在12gbps单通道约束下容纳8k分辨率的常见做法——带宽够用,代价是色度分辨率减半。
dsc压缩视频流的透传(pass through)模式支持,以及hdmi 2.1可变刷新率vrr、hdr与gamut metadata数据包。3d显示能力覆盖frame packing、top and bottom、side-by-side half与side-by-side full四种,其中hdmi 2.0的3d可到4k×/60hz,并支持3d dual-view与3d independent view。
三、hdcp与cec:两颗内置引擎
内容保护方面,芯片为每个rx与tx端口各配了硬件hdcp引擎,支持hdcp 1.4与hdcp 2.3。功能上有三类用法:关闭输出端口的hdcp加密以支持封闭系统;hdcp 2.3转hdcp 1.4,同样服务于封闭系统;以及hdcp 1.4转hdcp 2.3。每颗芯片出厂预烧一枚专属hdcp密钥,使用者无需外购密钥rom。规格书提到这是一套纯硬件hdcp引擎,用于提升hdcp运行的鲁棒性与安全性。
cec方面,芯片内嵌硬件cec phy。cec是hdmi规范中的可选功能,用于通过hdmi网络控制两台及以上设备。规格书说明,相关协议交由cec phy处理,从而免除mcu的额外负担,用户通过高层软件api即可实现所需的遥控命令。
这里有一处规格书内部不一致值得留意:正文与特性列表均写hdcp 2.3,但第5章功能框图(figure 5-1)标注的是"hdcp2.2 engine"。这类图文差异在实际立项前应向原厂确认。
四、earc与音频通路
it66326的tx端口内含为earc设计的音频接收器,并向下兼容hdmi 1.4的arc。工作在earc模式时,差分模式音频通道dmac带宽为98.304mbps,可从hdmi sink接收8通道192k或8通道96k音频。规格书明确指出,earc链路激活时不需要视频流与cec功能参与。
音频解码器支持lpcm、nlpcm、dsd与hbr等格式,最多可解出8通道192k的lpcm或dsd。输出接口为4组i2s加1路spdif;多声道默认用多组i2s,也可用单组i2s以tdm协议传输多声道lpcm。hbr音频采样率768k,同样可经4组i2s或1路spdif输出。规格书说明,若hbr音频从spdif接口输入,需要提供相干mclk,因为该处数据率高达98.304mbps。
tx侧的音频编码器用于把外部音频流送入芯片,支持的格式、采样率与接口和解码器相同,只是不含mute信号。此外芯片实现了音频复用功能,可将外部音频源与内部音频流(来自hdmi rx或earc rx)混合,复用配置有多种选项。
音频接口还带一路rxmute输出,规格书说明外部音频处理器可据此尽早静音输出。兼容iec 60958与iec 61937。
五、封装、供电与工程参考
封装为100脚qfn,10mm×10mm,采用epad接地形式,订货型号it66326fn,标注rohs合规且无卤素。
供电分为多轨:ivdd10为核心逻辑1.0v;ovdd33为5v容忍i/o的3.3v;ovdd1833可按需要配1.8v、2.5v或3.3v三档i/o电压。hdmi收发各自还有pll、模拟前端、数字前端以及apll等轨位,earc接收端另设rnvdd33与rnvdd10两路。规格书注明tpvcc33、tpvcc10、tvcc33、tavcc10、rpvcc33、rpvcc10、ravcc33、ravcc10、apvcc33、apvcc10、rnvdd33、rnvdd10这几路应采用稳压供电。工作环境温度-20℃~ 70℃,电源噪声上限50mvpp。值得一提的是结到环境热阻ja,本版本给出了25℃/w的数值,参考设计时可据此估算温升。
另外,芯片支持非活动输入端口的信号检测与快速切换,rx与tx端口的电路可独立掉电,这在整机功耗敏感的场合有实际意义。信号检测还依赖hpd与接收端终端检测。
六、供应渠道
it66326由ite tech. inc.开发,规格书标注为preliminary版本。深圳市潜创微科技有限公司为ite品牌授权代理,代理范围同时涵盖wch、pericom等品牌,可提供芯片选型咨询、参考设计资料与软硬件壹号平台下载安装的技术支持。供货与壹号平台下载安装的技术支持的具体安排,建议直接向代理渠道确认。
结语
it66326把2进1出hdmi 2.1切换、tx侧earc接收、cec phy以及mcu与flash整合进一颗100脚qfn。对需要多路hdmi 2.1信号源倒换、并涉及earc回传与音频编解码的设备设计而言,其特性覆盖较完整,内嵌mcu与flash也省去了外挂器件;尚需向原厂确认的则是功耗数据、电源时序细节以及编程指南内容。