OK3399 硬件设计之 HDMI2.0 的注意事项

原创 2022-08-08 16:23:00 rk3399 rk3399硬件 rk3399硬件设计

  RK3399是Rockchip产品线中性能最高的芯片,在应用中具有高性能和可扩展性。芯片的硬件规格在行业中处于领先地位。 RK3399的CPU采用big.LITTLE核心架构,采用双核Cortex-A72大核+四核Cortex-A53小核结构,在整数,浮点数,内存,整体性能,功耗和核心面积方面都进行了重大改进。本文主要介绍RK3399在硬件设计中需要注意的地方,以飞凌OK3399-C开发板为例,讲解HDMI2.0的注意事项,从HDMI2.0简介,RK3399 HDMI 原理图、RK3399 HDMI PCB设计。本文使用的思路和方法仅供参考使用,其它arm核心板虽然芯片不同,但思路和方法有很多的共性,希望对您在板卡的使用中能够有所帮助,更多ARM开发板、ARM核心板相关资讯,关注飞凌嵌入式


OK3399-C 开发板板载了一路标准 HDMI Type-A 接口,支持到 HDMI2.0 标准,高达 4kx2k@ 60Hz 的显示分辨率,其主要特点如下:

·Single Physical Layer PHY with support for HDMI 1.4 and 2.0 operation

·For HDMI operation, support for the following:

HPD input analog comparator

13.5–600MHz input reference clock

Up to 10-bit Deep Color modes

Up to 18Gbps aggregate bandwidth

Up to 1080p at 120Hz and 4kx2k at 60Hz HDTV display resolutions and up to QXGA graphic

display resolutions

3-D video formats

·Link controller flexible interface with 30-, 60- or 120-bit SDR data access

·Support HDCP 1.4/2.2

一、HDMI2.0 简介

HDMI接口又叫高清晰度多媒体接口(英文:High Definition Multimedia Interface,HDMI),这是一种数字化视频/音频接口技术,是适合影像传输的专用型数字化接口,其可同时传送音频和影像信号,且无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI 可以说是目前最主流,实用性最方便的显示接口,具备热插拔的功能,其物理层如下:


作为硬件工程师我们更关心物理层的实现以及原理和 PCB 设计的方法。在高速信号设计之前我建议大家先看一下 HDMI 协议,了解其电气特性。

二、原理设计



注意:

1. SDA,SCL 在连接器端是 5V 电平;CEC 信号在连接器端是 3.3V 电平。需要做电平转换。

2. 二极管的作用是防止电流从设备端倒灌进入主板,建议选用压降小的肖特基二极管。

3. 关于 5V 电压也有一些注意事项,其电流不会超过 55mA,在走线时注意走线宽度即可。

All HDMI Sources shall be able to supply a minimum of 55 mA to the +5V Power pin.A Sink shall not draw more than 50 mA of current from the +5V Power pin. When the Sink is powered on, it can draw no more than 10mA of current from the +5V Power signal.

4. ESD 器件请靠近 HDMI 接口放置,推荐使用 HDMI2.0 专用的 ESD 器件,电容最大不超过0.4pF。

5. 关于热插拔检测引脚 HPD 在协议规范中也有其特定的工作范围,但是在 OK3399-C 平台上只需串联 1k 限流电阻即可。


三、PCB 设计

HDMI2.0 的理论带宽是 18Gbps,4Kx2K@60Hz 其时钟频率已经达到了 600MHz,因此对于 pcb layout 是一个巨大的考验。


1. HDMI 信号的参考时钟为 HDMI_TXC,所以包含时钟在内的四组差分对都需要做等长处理,等长要求见上表,差分阻抗要求 100Ω±10%

2. ESD 器件靠近 HDMI 连接座放置。


3. HDMI 信号需要保证走线参考面是一个连续完整的参考面,不被分割,否则会造成差分线阻抗的不连续性并引入外部噪声对的影响。在 PCB 表层走线请注意用地线做整组包地处理;差分对之间保证 3 倍线宽间距,不需要伴随地走线。

4. FET3399-C 核心板的线序可以将整组 HDMI 信号直接顺序连接到 HDMI 座子,走线不需要打孔,避免了因为换层造成的阻抗变化。


掌握了以上RK3399硬件设计的注意点,请尽情享受点亮 4K 显示的惊艳效果吧






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