利用HDMI收发器简化家庭影院系统设计

图3.带HDMI集线器的典型SOUNDBAR音箱框图

    高级SOUNDBAR音箱装有多个扬声器和放大器，具备环绕声解码能力，其电子和声学设计特性可以产生环绕声效果，而无需在后面安置单独的扬声器。中高端SOUNDBAR音箱系统包含DVD或蓝光播放机，从而形成与HTiB相似的系统架构。 音频回传通道（ARC）

    作为HDMI规范中的新特性，音频回传通道（ARC）让HTiB得以处理来自下游器件的音频。如果要在没有ARC的情况下收听电视音频，你需要一条单独电缆（S/PDIF光纤或同轴电缆）将电视或调谐器的音频送回至HTiB.有了ARC，HDMI电缆就可以将2通道S/PDIF或多通道音频从电视回传到HTiB，无需使用额外的音频电缆。HDMI收发器在HDMI输出端口提供一个ARC接收器。

    在电视、机顶盒或其他下游HDMI接收器件使用调谐器接收新媒体内容的情况下，ARC就显得意义重大。用户如果不想再听性能一般的电视机扬声器声音，可以轻松采用高保真的HTiB系统输出。回传的音频数据通过HDMI电缆从电视传递至HTiB（方向与传统的视频数据路径相反），不用担心对HTiB的视频输出在电缆上是否处于有效状态。

    HDMI收发器具有EDID复制功能，让多个HDMI端口共享一个位置储存器（即使HTiB处于省电模式）。该功能可以缩短系统启动时间，因为所有上游HDMI源器件都可以在HTiB上电之前合理配置其视频输出。EDID复制功能只需+5 V/55 mA的电源供电，通过HDMI电缆提供。

    作为3D内容来源（如游戏机、蓝光播放机和3D电视等）之间的连接桥梁，HTiB制造商必须时刻站在技术前沿，不断设计出能够提供新特性的源器件和接收器件，让顾客从中享受全部功能的长期利益。HDMI收发器采用了最新的HDMI技术，可为家庭影院系统增添3D视频体验。HDMI标准的这一新特性显着提升了用户体验，成为刺激电视销售的关键。

    该规范定义了家庭播放3D视频的基础设施，支持一系列强制性和可选视频格式。在实际应用中，HTiB必须向连接源提交其支持的3D格式清单——从连接的电视读取并针对其本身的3D格式支持清单进行分析，然后，连接源在发送3D内容时会通过HDMI协议命令告知HtiB，HTiB接着会提取并输出高级音频格式，如Dolby TrueHD或DTS-HD Master Audio，这些格式通过HDMI链路发送，除非电视可能不具备支持功能。

    HTiB具有许多用户控制功能，比如在多个输入之间选择、选择所需音频和视频格式以及高级音频处理选项配置等。用户可使用屏幕显示（OSD）功能直观方便地控制这些复杂特性。OSD一般通过专用器件实现，但现在HDMI收发器集成了OSD引擎，将所需的屏幕显示信息融合到输出视频上——为HTiB制造商节省了可观的外部解决方案成本。另外，还节省了器件成本和物料成本，同时减轻了将OSD软件集成到系统固件中的设计工作。

    消费电子控制（CEC）通道属于单线通信接口，可实现家庭娱乐系统联网操作。例如，单用一个遥控按钮即可同时开关娱乐系统中的所有设备。HDMI标准已经扩展支持ARC和HDMI以太网通道（HEC）等新特性，HDMI收发器内的CEC命令库也随之扩展提供支持。对于HTiB设计人员而言，支持最新的HDMI特性就要同时支持最新的CEC特性。HDMI收发器目前可以处理单线网络上ARC和HEC会话的发现、协商、启动和终止。

    HDMI收发器在HTiB内的另一用途是提取HDMI音频，并用数字信号处理（DSP）芯片进行处理。这样，音频可重新插入HDMI流送往电视。由于很多电视无法处理多通道音频格式，而DSP芯片可以将音频下采样为立体声，然后将音频重新插入HDMI链路中送往电视。

    或者，输入音频可由HTiB源的新数据流完全取代并嵌入HDMI信号中送往电视。这种情况下，只用音频插入特性即可。一个此类应用的例子是将iPod接入HtiB，将其音频与独立的视频流混合在一起。

在家庭影院配置中，HTiB系统可用作HDMI中继器，接受HDMI输入然后作为HDMI输出发送。例如，蓝光播放器可用作输入HTiB的源器件。要利用远高于电视扬声器的HTiB音质，就必须在HTiB内从HDMI信号中提取音频。最理想的情况是，音响发烧友一定希望HTiB能输出完全8通道I2S音频，不过HDMI链路也能提供2通道I2S或S/PDIF.视频继续传送至电视或显示器，完成系统路径。只有HDMI/HDCP（高带宽数字内容保护）中继器或收发器型器件才能处理这种音频提取。

    HTiB和SOUNDBAR音箱设计中的一个最大挑战是实现HDCP中继器功能。HTiB实现的中继器功能是内容保护、EDID管理和影音静音的综合。HDMI收发器将整个中继器过程集成到单一器件和固件中，降低了系统开发的复杂性。

    随着影音处理器件的复杂程度日益增加，优质可靠的硬件抽象化软件库和应用程序编程接口（API）成为设计人员的重大优势——缩短上市时间并可从构建良好的HDMI和HDCP兼容平台起步。如果从一开始便采用芯片厂商的共享编码基数，可进一步节约成本：在中高端HTiB中使用同一厂商的分立接收器和发射器，在后来的升级中可以获得将收发器编码集成到中低端HTiB中的好处。

    新的HDMI收发器采用四方扁平封装（QFP）技术，提供高效的电路板布局和走线方案。与较为复杂的球栅阵列（BGA）封装相比，薄型LQFP封装可节约制造成本、降低复杂性并能简化成品检查。LQFP很大程度上简化了布局方面的问题，封装实际上可以布置在2层板上，从而实现低成本，同时还能满足所有必需的HDMI物理层兼容测试阻抗测量。

    2层板的设计难点包括：管理收发器的电源路由并充分解耦；提供最佳热传导；对最小化传输差分信号（TMDS）差分对输入和输出所需的走线阻抗进行布线。不过，通过使用表面贴装分立器件，采用良好的布局原则以及同印刷电路板（PCB）和芯片厂商密切合作，完全能够出色地实现性能不打折扣的成功布局。

    HDMI收发器能够帮助系统设计人员降低家庭影院系统的设计成本和难度，并提供最新HDMI特性满足消费者的视听体验需求。使用此类收发器可以实现ARC和3D视频等HDMI特性。HDMI信号路径上集成了屏幕显示（OSD）引擎，降低了HTiB和SOUNDBAR音箱设计的成本和复杂程度。在HDMI流内提取、处理和插入音频这一功能提升了消费系统设计中的家庭影院体验。在HTiB和SOUNDBAR系统用作HDMI中继器的情况下，新收发器的设计和固件可以实现系统无缝对接。HDMI收发器布线可以在2层板上成功实现，从而降低物料成本。

    图4所示为使用ADI公司ADV7623的典型HDMI收发器系统该系统将4路输入HDMI接收器（Rx）和具有音频提取功能的HDMI发射器（Tx）集成在一起。HDMI信号解码后，由SHARC音频DSP提取并处理音频内容。然后，将处理后的音频发送到放大器和扬声器或重新插入HDMI信号路径中。这款收发器还集成了OSD，可以省去分立OSD引擎的成本，在SOUNDBAR音箱系统设计中非常实用。ADV7623提供EDID复制、HDCP中继器支持和ARC功能，支持强制性3D视频格式。ADV7623现已面市，采用144引脚LQFP封装，便于2层PCB设计。