視頻數(shù)據(jù)在HDMI接口中的編解碼分析案例視頻數(shù)據(jù)在HDMI接□中的編解碼分析案例 1 1 1 21.2HDMI視頻編碼 4 4 5 9 1.3HDMI視頻解碼 HDMI的連接結(jié)構(gòu)如圖1.1.1-1所示，輸入的數(shù)據(jù)流進入源端，單鏈路的HDMI發(fā)送端包含三個同樣的編碼器，2位控制信號或8位視頻數(shù)據(jù)通過編碼器后，轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)，TMDS時鐘通道的時鐘信號頻率是字符傳遞的速率。數(shù)據(jù)也會隨著運行周期的改變發(fā)進行類型變化，有視頻像素數(shù)據(jù)、分組數(shù)據(jù)包和控制信號。輸入前數(shù)據(jù)類型不一致，但是經(jīng)歷各自對應(yīng)的編碼操作后，都是以10位的形式進行一個傳遞。。圖1.1.1-1HDMI編碼器/解碼器概覽1.1.2運行模式簡述HDMI鏈路在工作運行的時候，有三個模式。這三個運行模式中，有效視頻信息在視頻數(shù)據(jù)周期的時間段里進行傳送，TMDS數(shù)據(jù)通道中是有效視頻像素數(shù)據(jù)；HDMI傳輸在音頻數(shù)據(jù)方面，是在數(shù)據(jù)島周期時間，分組數(shù)據(jù)包囊括了音頻數(shù)據(jù)和其輔助數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)包的形式進行傳輸；在非數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間段，運行在控制周期。控制周期是作為一個過渡期在其他兩個任意類型的運行模式之間，如下圖1.1.2-1所示，是上述的周期類型在實際中的配置。●VSY視頻數(shù)據(jù)周期內(nèi)傳輸?shù)氖怯行б曨l數(shù)據(jù)，在傳輸有效視頻的時候，使用轉(zhuǎn)換最小化編碼對8bit的R/G/B數(shù)據(jù)進行編碼或者是24位的像素進行編碼，使其傳輸過程中電平跳變次數(shù)盡量少。數(shù)據(jù)島周期時間以與最小化編碼方法類似的轉(zhuǎn)換方式應(yīng)用，這種方式叫做TMDS錯誤減少編碼(TERC4),這個編碼方式每信道傳輸4位數(shù)據(jù)，或者一個TMDS時鐘周期的時間里傳輸?shù)奈粩?shù)總和為12位。在控制周期的時間里，每個傳輸通道會應(yīng)用到與上述兩個時期不同的方式，稱之為轉(zhuǎn)換最大化編碼，這種編碼的方式實際上是對每個TMDS時鐘執(zhí)行單個通道2位或全部通道總和達6位的編碼，它們分別是HSYNC、VSYNC、CTLO、CTL1、CTL2和CTL3。4個CTLX位，它們能起到的作用是一個指示作用，在導(dǎo)言中，這四個位可以表示在這個控制周期即將結(jié)束的時刻，后面緊跟著的周期類型。前文中所提及的三個運行模式，除去控制周期，所以，CTLX位所表明的內(nèi)容：CTLO、CTL1、CTL2、CTL3為“1000”,控制周期后是視頻數(shù)據(jù)周期；為“1010”,后跟數(shù)據(jù)島周期。在進入視頻數(shù)據(jù)段和數(shù)據(jù)島周期之前，都會配置一個前導(dǎo)保護帶；數(shù)據(jù)島周期還配置有一個尾保護帶。這么做的目的，在切換控制周期和數(shù)據(jù)周期的時候，可以過渡平穩(wěn)。周期數(shù)據(jù)傳輸編碼類型視頻數(shù)據(jù)周期視頻像素視頻數(shù)據(jù)編碼(8bitto保護帶固定10位模式數(shù)據(jù)島周期數(shù)據(jù)包--音頻采樣保護帶固定10位模式控制周期控制信號--導(dǎo)言控制周期編碼1.2.1控制周期編碼在控制周期時間內(nèi)，每個TMDS數(shù)據(jù)傳輸通道都包含兩個控制數(shù)據(jù)信號，里面的控制信號如表1.2.1-1所示。012三個TMDS通道內(nèi)的兩個控制信號分別應(yīng)按照如下形式進行編碼：這部分主要內(nèi)容是對于視頻信號傳送過程中需要采取的編碼控制算法特點的轉(zhuǎn)換輸出必須與由上述編碼器轉(zhuǎn)換后的輸出(10位)字符編碼序列一致。在處于視頻數(shù)據(jù)周期的時間內(nèi)，執(zhí)行了編碼操作后，會將輸入的8位的像素有兩個主要的環(huán)節(jié)組成：第一個環(huán)節(jié)根據(jù)輸入進來的那個8位的像素數(shù)據(jù)，添加表示一個邏輯運算的標(biāo)識的第九位，完成一個轉(zhuǎn)換次數(shù)最少的9位的字符串；第算完成的TMDS字符串并進行輸出的運算結(jié)果，管理傳輸?shù)淖址鞯恼w的直九位數(shù)的代碼的話，來自編碼器工作流程順序的第一階段的結(jié)果是通過8位的經(jīng)過邏輯判斷運算后得到的。在得到轉(zhuǎn)換完成后的8位的結(jié)果，這之后一個擁個轉(zhuǎn)換的方法，在執(zhí)行整個操作的流程完成后，輸出信息的LSB同輸入數(shù)據(jù)的LSB是完全相吻合的。當(dāng)初始值被確定，輸出信息的其余7位由前面推導(dǎo)的每個位的順序特定的XOR或特定的NOR(XNOR)函數(shù)派生。應(yīng)當(dāng)做出一個恰當(dāng)?shù)倪x數(shù)XOR或函數(shù)NOR被選擇用于進行對應(yīng)的編碼轉(zhuǎn)換來輸出這個9位的數(shù)據(jù)。針對于這個9位數(shù)的字符串，它的解碼操作也只是把XOR或NOR邏輯計算在該代碼相鄰位上進行反演，而LSB則不加更改地從解碼器輸入傳遞到解碼器輸出。在第二個環(huán)節(jié)，前面生成的那一個9位的過渡的數(shù)據(jù)，會將這個9位的字符串里面的包含視頻數(shù)據(jù)信息的8位按照一定的規(guī)律進行翻轉(zhuǎn)。進行有條件的翻轉(zhuǎn)的目推導(dǎo)，完成解碼的操作。TMDS編碼算法的流程由圖1.2.2-1所示，并且圖內(nèi)的參數(shù)都在表1.2.2-1有定義。根據(jù)輸入，可以生成一個包含460個數(shù)據(jù)的編碼查其他類型10位數(shù)據(jù)是不被允許的，在進入該時期前，數(shù)據(jù)流視差(cnt)要歸零。D編碼器輸入數(shù)據(jù)集；D是8位像素數(shù)據(jù)該反映出當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)集的差值。中間值此運算符返回參數(shù)“x”中的“1”的個數(shù)此運算符返回參數(shù)“x”中的“0”的個數(shù)(N1{q_m[0:7])>NO{q_NO{q_m[0:7])>N1{q_m[0:7])(NO(q_m[0:7])-N1{q_m(NO{q_m[0:7])-N1{q_m[TRUE一q_m[1]=q_m[O]XNORDq_m[2]=q_m[1]XNORq_m[7]=q_m[6]XNORq_out[0:7]=(q_m[8])?q_m[0:7]:~q_8位輸入生成一個跳變次數(shù)盡量的達到最小的9位字符，二是將上個環(huán)節(jié)產(chǎn)生9位的字符再加入一個第十位表示是否將其中的8位數(shù)據(jù)信息進行翻轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)近似的直流平衡。所以，直流平衡是這個8b/10b編碼的特性之一，可以提高系統(tǒng)抗電磁干擾的性能。1.2.3視頻數(shù)據(jù)編碼電路7+++++++senallzer_10_to_1+senallzer_10_to_1輸入的視頻數(shù)據(jù)分別進入R/G/B三個不同的顏色通道。從圖中也可以看出，每個顏色通道的處理過程都是一樣的，都是先經(jīng)過dvi_encoder進行編碼，然后經(jīng)過serializer_10_to_1模塊進行并串轉(zhuǎn)換。這里提及的OBUFDS是差分輸出緩沖器，可以實現(xiàn)信號的差分輸出。支持TMDS電平標(biāo)準(zhǔn)，用于將輸出的編碼后的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為差分信號輸出。O+O1.2.4功能仿真以)碧加；地求)聲re,29420911在使用vivado工具完成設(shè)計文件之后，要對其進行仿真。Vivado的集成度很高，可以在其中直接進行設(shè)計文件的仿真。最后仿真的得到的波形如上圖1.2.4-1所示，解碼將24位的RGB數(shù)據(jù)“6a6a6a”編碼為三個通道中的10位數(shù)據(jù)十六進制“273”,即“1010110011”,結(jié)果是符合設(shè)計需求的。1.3.1視頻數(shù)據(jù)解碼TMDS解碼算法流程由圖1.3.1-1所示。給定輸入數(shù)據(jù)流經(jīng)歷編碼傳輸?shù)浇邮斩私獯a時，需要生成與上個編碼環(huán)節(jié)算法相對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)流。接收端將從發(fā)送端進來的10bit串行差分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行單端數(shù)據(jù)，然后把串行的單端數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化成10bit的一個并行數(shù)據(jù)。然后由解碼器將并行數(shù)據(jù)進行10bit到8bit轉(zhuǎn)換。解碼器獲得傳入的10位數(shù)據(jù)后，先要區(qū)分是控制信號還是視頻信號?？刂菩盘柕慕獯a與上一節(jié)中編碼相對應(yīng)。按照以下的方法完成解碼：視頻數(shù)據(jù)則是根據(jù)上述的流程來完成10bit到8bit解碼，并產(chǎn)生行信號、場信號和數(shù)據(jù)有效使能。1.3.2視頻數(shù)據(jù)解碼電路回aejnftomginsn_daejinfomginsg_cai_deaydat