专利名称：一种单路输入多路输出式hdmi分配器装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电子信号处理技术领域，涉及一种能将单路信号输入分成多路输出， 支持多台不同型号和性能的终端设备工作的分配器，特别是一种单路输入多路输出式HDMI 分配器装置。
背景技术：
目前，高清时代的来临带动了数字接口的发展，高清晰度多媒体接口(HDMI)是针对下一代多媒体影音设备所开发的传输接口，HDMI接口可以提供高达10. 2Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，同时无需在信号传送前进行数/ 模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。目前消费者因为各种AV连接线过于庞大而深受困扰，HDMI接口可以用单一的连接线取代众多的影音连线，简洁方便，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了系统的安装。HDMI产品已经迅速成为全世界消费电子产品的标准数字接口，从DTV到DVD，各种具有HDMI接口的产品在世界各地随处可见， 为最终消费者带来更加干净、清晰的数字体验。HDMI分配器是将高清信号分配至多个显示设备或投影显示系统上的一种控制设备，是专门分配HDMI信号的接口形式的设备。HDMI分配器可广泛用于所有需要进行HDMI信号分配和组合的领域，适用于数字家电的数字电视、 DVD播放机、PVR、机顶盒及其它数字视听产品。AFSP108/112HDMI分配器就是顺应市场的要求而开发，配合各种高清信号源将一路信号扩展到八路/十二路信号同时输出，为高清演示设备提供最高达到1080P的视频信号，以填补市场空白，满足市场的需求，根据输入信号的不同有VGA分配器、色差分配器和HDMI分配器，前两者是模拟信号，后者是数字信号，所以HDMI分配器的传输质量更高，根据输出路数的多少有分为4路、8路、12路和16路分配器等，HDMI支持EDID、DDC2B，因此HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式；因为HDMI —条线同时传输声音和视频，所以连接更方便；根据支持的HDMI信号标准的不同分为HDMI1. 2，1. 3和1. 4， 目前市场上大部分用的是HDMI1. 2的，不支持3D信号的传输，兼容性较差，对蓝光碟机不支持，而寻求开发一种HDMI1. 4的分配器不仅能支持各种码流仪和蓝光DVD的使用环境，同时支持各种播放器的使用环境，以填补应用空白。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种针对未来电子信息技术和设备发展需求的单路输入多路输出式HDMI分配器装置，能够实现在一个输入信号的驱动下支持多路信号输出，从而控制不同输出终端和显示器的工作。
为了实现上述目的，本发明涉及的分配器包括HDMI信号输入单元、端口处理器单元、一进二出HDMI分配器单元、电源单元、MCU控制器单元和HDMI信号输出单元；电信息引入的HDMI信号输入单元的输入端从高清信号源引入信号，输出端与端口处理器单元电信息连通并将高清信号连接输送于端口处理器单元，端口处理器单元的输出端与一进二出HDMI分配器单元电信息连通并将信号输出给一进二出分配器单元进行一进二出式分配后分别连接并传送给下一级的两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元进行再次的一进二出式分配，两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元再分别各自进行一进二出式信号分配；最后一级的四个并联的一进二出HDMI分配器单元各自分别再一次进行一进二出式分配后各自分别与输出终端作用的HDMI信号输出单元电信息连通，并进行一进二出式分配后输出；依次重复式逻辑连接实现一进八出、一进十二出或一进十六出式的信号分配；电源单元和MCU控制器单元分别与HDMI信号输入单元、端口处理器单元、一进二出HDMI分配器单元和HDMI信号输出单元电信息连通，使供电、控制与处理分配信号的有序进行，实现一进多出式信号分配功效。
本发明涉及的HDMI信号输入单元为从高清信号源输出的符合HDMI标准的信号并传输给分配器的HDMI接口，HDMI接口设有三个通道，其中TMDS通道实现所有音频和视频数据的传输；DDC通道使HDMI源端通过该通道读取接收端的EDID数据结构，进而得知接收端内含的技能与特性；CEC通道为可选项，提供更高层次的使用方式让用户使用；所涉及的端口处理器单元采用Sil9389处理器芯片，为带有网络和音频回传功能的HDMI处理器，支持 HDMI1. 4特性，在36位色深时支持1080ρ@60Ηζ或720p/1080i@120Hz的分辨率，提供3D技术的同时无需使用以太网电缆和S/PDIF电缆，进而简化家庭的联通性，集成HDCP解密引擎， 集成HDCP BIST自检，预置HDCP key ；所涉及的一进二出HDMI分配器单元为PI3HDMI412AD 芯片，基于DVI/HDMI标准和TMDS信号处理的高清视频网络有源驱动开关，采用独预加重和均衡技术，确保在远距离传输时减小上升和下降时间，在最大1. 65Gbps DVI/HDMI数据传输率下能提供HDTV所要求的1920x1080分辨率，具备输出摆幅控制，支持12Bit色深，兼容 HDMI1. 1，1.2，1.3，超强的ESD保护和驱动传输功能，提高信号的发送和接受能力；所涉及的电源单元为各个功能单元提供电源，包括3. 3V，1. 2V和5V，3. 3v和1. 2V，通过电源转换电路(LDO)实现电压转换；所涉及的MCU控制器单元采用CA6818芯片的单片机控制，通过 I2C总线控制各个芯片的复位、初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取和HDCP的解密工作，将HDMI信号实时传输给终端；所涉及的HDMI信号输出单元为分配器芯片输出的一路 HDMI信号，符合HDMI标准，包括TMDS通道、DDC通道和CEC通道。
本发明实现信号分配功能的步骤和原理是分配器设备上电后MCU首先进行系统的复位，底层的系统开始运行，MCU对输入和输出的热插拔信号进行检测，当HDMI信号输入单元接收到HDMI信号输入后，MCU控制单元会通知Sil9389处理器芯片打开输入通道，按照TMDS，DDC, CEC三个通道将信号接受进来，Sil9389处理器芯片内部进行数据包的分析， 完成和上游设备输出信号的HDCP校验，通过两个KEY进行识别，如果校验通过，将视频信号变成没有加密的白信号同时检测输出，如果有输出接入，MCU控制单元会通过DDC通道进行下游EDID信息的检测，将EDID信息放入Si 19389的内置的EEPROM中；由于分配器能连接不同的外部显示设备，HDMI的标准从开始的HDMI1. 1标准升级到现在HDMI1. 4标准时， EDID内容变化大，EDID不能支持所有的终端显示设备所需要的所有格式，单片机会设置输出端口的EDID的优先级，此优先级的标准是越靠近输入端口的输出端口的优先级会越高； 当外部连接八个或者十二个终端显示设备，单片机会选取优先级最高的EDID，并且把它放到Si 19389处理器芯片的内置的EEPROM中，把这个设备能够支持的格式写入Si 19389处理器芯片的输入端，上游设备输出会根据当前的EDID能够支持的格式进行输出，保证优先级最高的终端显示设备显示正确的图像；412AD是一进二出HDMI分配器单元的芯片，将一路输入分成两路输出，每个通道都设有预加重和去加重处理，根据信号的传输强弱进行适当的调整，保证每个通道都达到最优匹配；如果系统存储器中的EDID和电视无法匹配时，MCU 控制单元会自动复位源端，重新输入信号，重复上述过程，直到完成匹配。
本发明与现有技术相比具有以下优点，一是高带宽提供高质量影音，AFSP108/112 带宽支持到10，2G，符合HDMI1.4，HDMI为日渐发展的高清影音而研发并不断为此推陈出新的，已经发展到HDMI1. 4. HDMI早期版本支持4. 96Gbps的数据传输率，到现在最新版本的10. 2(ibpS，超高的带宽足以传输一个IOSOp的视频和一个八声道的音频信号，在保证原汁原味的高品质画质的情况下，以纯数字模式传输未经压缩的高清晰视频与多声道高保真音频数据，HDMI不仅能够满足目前HDTV最高画质Full HD 1080p的分辨率，100%无损音频，实现相当于录音棚母带的高清晰音效，能够支持Dolby Digital Plus标准，以Mbit、 192kHz采集八声道无损非压缩音频信号，做到影音效果的极致，并且搭载HDMI的设备无一例外都将配备HDCP协议，用以保护具有著作权的影音内容不受到盗版的影响；二是36bit 色深提升画面效果，AFSP108/112支持色深到36bit，当HDMI发展到1. 3版本且带宽进一步提升后，承载更多信息提供更好的画面效果，为此加入深色(De印Color)技术与xvYCC色域的支持，色深由从原先1. 1版本的8bit色深提升至1. 3版本的12bit(RGB或YCbCr)色深，有效消除了色彩过渡不均勻现象并提升对比度，使得画面表现更加细致入微，36bit色深超越现有显卡能够显示的最大限度，HDMI能够在未来一段时间里继续保持技术“常青”， 能够在各种设备上长期存在；三是传输距离远，连线简洁，AFSP108/112支持长距离长距离传输，最高支持到30米，正是因为HDMI在高清影音传输方面的优势性能，新生的多媒体视频设备都开始加入HDMI接口，例如S-Video、AV复合视频、YPbPr分量，常常会被这些模拟接口线缆闹迷糊，而且组建家庭影院时现有线缆的传输距离有限，且造价高，而现在通过一条HDMI缆线，可以取代最多十三条模拟传输线，最大限度实现家庭娱乐系统背部连线的简洁化，与传统DVI线缆最多只能传输不超过8米的信号相比，HDM达到了 15米近乎前者的两倍传输距离，通过采用Si 19389处理器芯片最远可达30米，不再担心传输距离的顾忌，HDMI 支持即插即用，类似于USB插拔的接口连接十分便捷；四是现有的的HDMI分配器不支持高分辨率的视频传输，不能支持3D图像，AFSP108/112支持HDMI1. 4的3d功能，可以流畅的传输3D格式的视频，支持分辨率最高到4KX2K，高的分辨率为更高要求做准备，HDMI接口为互联提供非常好的平台，为应用提供更好的兼容环境；五是AFSP108/112的功耗更低，更节能环保；归结起来，本发明的结构新颖简单，原理可靠，分配性能优良，使用成本低，能耗小， 环境友好。
图1为一路输入八路输出式分配器连接结构原理示意框图。
图2为一路输入十二路输出式分配器连接结构原理示意框图。
具体实施例方式
下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
实施例
本实施例涉及的分配器包括HDMI信号输入单元1、端口处理器单元2、一进二出 HDMI分配器单元3、电源单元4、MCU控制器单元5和HDMI信号输出单元6 ；电信息引入的 HDMI信号输入单元1的输入端将从高清信号源引入信号，输出端与端口处理器单元2电信息连通并将高清信号输送入端口处理器单元2，端口处理器单元2的输出端与一进二出 HDMI分配器单元3电信息连通并将信号输出给一进二出分配器单元3进行一进二出式分配后分别传送给下一级的两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元进行再次的一进二出式分配，两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元再分别各自进行一进二出式信号分配；最后一级四个并联的一进二出HDMI分配器单元再一次进行一进二出式分配后各自分别与输出终端作用的HDMI信号输出单元6电信息连通，并进行一进二出式分配后输出；依次重复式逻辑连接实现一进八出、一进十二出和一进十六出；电源单元4和MCU控制器单元5分别与HDMI信号输入单元1、端口处理器单元2、一进二出HDMI分配器单元3和HDMI信号输出单元6电信息连通，实现供电和控制与处理分配信号的有序进行，实现一进多出式信号分配功效。
本实施例的HDMI信号输入单元1为从高清信号源输出的符合HDMI标准的信号并传输给分配器的HDMI接口，HDMI接口有3个通道，其中TMDS通道负责所有音频和视频数据的传输；DDC通道使HDMI源端通过这个通道读取接收端的EDID数据结构，进而得知接收端内含的技能与特性；CEC通道为可选项，提供更高层次的使用方式让消费者使用；端口处理器单元2采用美国矽映公司的Sil9389处理器芯片，该芯片是带有网络和音频回传功能的第二代新型HDMI处理器，作为第二代端口处理器，广泛的支持HDMI1. 4特性，在36位色深时支持高达1080ρ@60Ηζ或720p/1080i@120Hz的分辨率，MstaPortTM技术丰富了家庭影院体验，只需一秒钟进行切换，并提供3D技术，同时不需要使用以太网电缆和S/PDIF电缆，进而简化家庭的联通性，集成HDCP解密引擎，集成HDCP BIST (自检)，预置HDCP key； 一进二出HDMI分配器单元3采用美国百利通半导体公司的PI3HDMI412AD，该芯片是一款基于DVI/HDMI标准和TMDS信号处理而开发的高清视频网络有源驱动开关，该方案采用了独特和先进的预加重和均衡技术，确保在远距离传输时减小了它们的上升和下降时间，在最大1. 65GbpsDVI/HDMI数据传输率下能提供HDTV所要求的1920x1080分辨率，具备输出摆幅控制，支持12Bit色深，兼容HDMI 1. 1,1. 2,1. 3，超强的ESD保护和驱动传输功能，从而提高了信号的发送和接受能力；电源单元4为各个功能模块提供供电电源，包括3. 3V，1.2V和 5V, 3. 3v和1. 2V是通过电源转换电路(LDO)实现电压转换；MCU控制器单元5采用CA6818 芯片或者其他的相类似的单片机控制，通过I2C总线控制各个芯片的复位，初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取和HDCP的解密等工作，将HDMI信号实时传输给终端；HDMI信号输出单元6为从分配器芯片输出的一路HDMI信号，符合HDMI标准，包括TMDS通道、DDC 通道和CEC通道。
本实施例涉及的单路输入多路输出式HDMI分配器的主要性能参数和技术指标为带宽为< 2. 5GHz (单链路)；输入视频格式最高支持4Kx2K，兼容1080Ρ及以下分辨率； 输出视频格式支持HDMI1.4中的3D功能，兼容HDMI1.3及以下规范；色深支持到12Bit (单链路)；功耗彡10W(AFSP108)或15W(AFSP112)；工作电压为DC 5V ；整机装盒一体化的结构尺寸为^0x95x35mm ；重量为IKg ；输入电源为交流100-M0V/50Hz/60Hz。
权利要求
1.一种单路输入多路输出式HDMI分配器装置，其特征在于涉及的分配器包括HDMI 信号输入单元、端口处理器单元、一进二出HDMI分配器单元、电源单元、MCU控制器单元和 HDMI信号输出单元；电信息引入的HDMI信号输入单元的输入端从高清信号源引入信号， 输出端与端口处理器单元电信息连通并将高清信号连接输送于端口处理器单元，端口处理器单元的输出端与一进二出HDMI分配器单元电信息连通并将信号输出给一进二出分配器单元进行一进二出式分配后分别连接并传送给下一级的两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元进行再次的一进二出式分配，两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元再分别各自进行一进二出式信号分配；最后一级的四个并联的一进二出HDMI分配器单元各自分别再一次进行一进二出式分配后各自分别与输出终端作用的HDMI信号输出单元电信息连通，并进行一进二出式分配后输出；依次重复式逻辑连接实现一进八出、一进十二出或一进十六出式的信号分配；电源单元和MCU控制器单元分别与HDMI信号输入单元、端口处理器单元、一进二出HDMI分配器单元和HDMI信号输出单元电信息连通，使供电、控制与处理分配信号的有序进行，实现一进多出式信号分配功效。
2.根据权利要求1所述的单路输入多路输出式HDMI分配器装置，其特征在于涉及的 HDMI信号输入单元为从高清信号源输出的符合HDMI标准的信号并传输给分配器的HDMI 接口，HDMI接口设有三个通道，其中TMDS通道实现所有音频和视频数据的传输；DDC通道使HDMI源端通过该通道读取接收端的EDID数据结构，进而得知接收端内含的技能与特性； CEC通道为可选项，提供更高层次的使用方式让用户使用；所涉及的端口处理器单元采用 Sil9389处理器芯片，为带有网络和音频回传功能的HDMI处理器，支持HDMI1. 4特性，在36 位色深时支持1080p@60Hz或720p/1080i@120Hz的分辨率，提供3D技术的同时无需使用以太网电缆和S/PDIF电缆，进而简化家庭的联通性，集成HDCP解密引擎，集成HDCP BIST自检，预置HDCP key ；所涉及的一进二出HDMI分配器单元为PI3HDMI412AD芯片，基于DVI/ HDMI标准和TMDS信号处理的高清视频网络有源驱动开关，采用独预加重和均衡技术，确保在远距离传输时减小上升和下降时间，在最大1. 65Gbps DVI/HDMI数据传输率下能提供 HDTV所要求的1920x1080分辨率，具备输出摆幅控制，支持12Bit色深，兼容HDMI1. 1,1.2, 1.3，超强的ESD保护和驱动传输功能，提高信号的发送和接受能力；所涉及的电源单元为各个功能单元提供电源，包括3. 3V，1. 2V和5V，3. 3v和1. 5v，通过电源转换电路(LDO)实现电压转换；所涉及的MCU控制器单元采用CA6818芯片的单片机控制，通过I2C总线控制各个芯片的复位、初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取和HDCP的解密工作，将HDMI信号实时传输给终端；所涉及的HDMI信号输出单元为分配器芯片输出的一路HDMI信号，符合 HDMI标准，包括TMDS通道、DDC通道和CEC通道。
全文摘要
本发明属于电子技术领域，涉及一种单路输入多路输出式HDMI分配器装置，HDMI信号输入单元的输入端从高清信号源引入信号，输出端与端口处理器单元电信息连通，端口处理器单元的输出端与一进二出HDMI分配器单元电信息连通并将信号输出给一进二出分配器单元进行一进二出式分配后分别连接并传送给下一级的两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元进行再次的一进二出式分配，两个并联连接的一进二出HDMI分配器单元再分别各自进行一进二出式信号分配；依次重复式逻辑连接实现一进多出式信号分配；其结构新颖简单，原理可靠，分配性能优良，使用成本低，能耗小，环境友好。
文档编号H04N5/765GK102497515SQ20111040168
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者任木兰, 吕秀君, 王彬, 陈百祥 申请人:青岛艾孚高清技术有限公司