輕松使用HDMI：HDMI-VGA和VGA-HDMI轉換器

表2. 最常用的VESA和CEA-861標準(p = 逐行;i = 隔行)

HDMI2VGA和VGA2HDMI轉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準。這是通過提供一個具有適當EDID內容的視頻源來實現(xiàn)的。一旦收到，就可以將正確的視頻標準轉換為最終HDMI或VGA標準。

圖2和圖3中的功能框圖顯示了HDMI2VGA和VGA2HDMI轉換的相應過程。HDMI2VGA轉換器假設HDMI Rx內置EDID。

圖2. 具有音頻提取功能的HDMI2VGA轉換器

圖3. VGA2HDMI轉換器

工作原理

VGA2HDMI:VGA源從接收器讀取EDID內容，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信號對于產生有效HDMI流至關重要。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。對于復合視頻廣播信號(CVBS)，此現(xiàn)象可通過過掃描5%到10%進行校正。

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，因此顯示位置調整對于VGA轉HDMI很重要。最佳情況下，黑條可以被自動識別，圖像可以自動調整到最終屏幕的中央，或者根據(jù)回讀信息手動調整。如果VGA ADC連接到后端定標器，有效視頻將能正確地與整個可視區(qū)域重新對齊。

然而，使用定標器解決有效視頻區(qū)域不對齊問題會提高設計成本及相關風險。例如，利用定標器和視頻圖案，有效區(qū)域內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，半白半黑圖像會產生失真。為了防止此類不當失真，必須采取某種預防機制。

HDMI Tx一旦鎖定并重新產生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轉換板上電且源和接收器連接后，MCU應通過HDMI Tx DDC線回讀HDMI接收器的EDID內容。MCU應將EDID的前128字節(jié)略微更改后復制到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。