多屏分发硬件开发中,无源信号分路仅做物理并联,当两台显示器分辨率与色彩能力不一致时,易出现EDID协商错乱与热插拔相互干扰等问题。ITE Tech. Inc. 的IT66630FN在9×9mm QFN64封装内实现HDMI 2.0一进二出有源分发,接收端完成TMDS信号修复重定时,两路输出端口可独立配置旁路直通、色彩转换或4:1下缩放模式,内置EDID RAM、HDCP硬件引擎与CEC硬件单元。
一、芯片概述与硬件架构
1.1 系统级应用拓扑
上游源端TMDS差分信号送入RX模拟前端,自适应均衡与自动阻抗校准单元对线缆衰减信号做补偿校正,完成时钟数据重定时恢复;音视频流进入数字处理内核,经HDCP解密后送入CSC色彩矩阵与4:1下采样引擎;处理完成的数据分发至两套完全独立的TX发射通路,两个输出端口可分别选择旁路直通、色彩格式转换或下缩放输出模式。每路TX具备独立DDC与HPD检测,Port1支持CEC硬件。片内EDID RAM保存显示参数,PCSCL/PCSDA构成配置I2C总线,PCADR引脚切换两套从机地址,INT中断引脚上报热插拔与链路状态事件。
1.2 内部功能模块划分
RX接收模拟域集成自适应信号均衡、可断开式输入终端与自动阻抗校准,TMDS单通道速率最高6Gbps,兼容HDMI 2.0并向下兼容HDMI 1.4。
音视频处理域包含硬件CSC色彩空间转换引擎与4:1下采样单元,支持RGB与YCbCr 444/422/420互相转换,支持Deep Color与各类3D格式。
HDCP安全处理域在接收与发送两端均内置HDCP 2.3与HDCP 1.x硬件引擎,支持中继转发,封闭系统内可实现HDCP 2.x与1.x协议互转。
双路TX发射模拟域包含两套独立TMDS驱动,输出电流可编程;两路DDC与HPD相互隔离,Port1集成CEC硬件收发单元。
EDID与系统管控域搭载片载EDID RAM,省去外部EDID ROM;提供I2C寄存器配置,PCADR切换从机地址,INT中断事件上报。
电源域采用多组独立1.0V内核、PLL与PHY电源及3.3V IO与模拟PLL电源,各PHY与PLL拥有独立供电引脚。
1.3 封装与关键参数
芯片型号为IT66630FN,采用64-pin QFN封装(9×9mm,带散热焊盘),工作温度范围为-20℃至70℃。单通道TMDS速率最高6Gbps,支持4K@60Hz与4K@30Hz 3D视频;两路输出端口可互不相同的工作模式;支持待机低功耗模式;DDC、HPD与CEC引脚具备5V耐压特性。
二、核心处理机制
2.1 自适应均衡与重定时修复
来自HDMI线缆的TMDS信号会产生幅度衰减与通道歪斜。接收模拟前端自适应均衡电路根据信号质量动态调整补偿增益,搭配自动阻抗校准;重定时模块提取干净采样时钟,将畸变信号重新整形后送入数字处理单元。输入终端可软件断开,适配不同源端输出电气特性。
2.2 双端口异步独立处理
芯片的核心特征在于两路输出可执行异步处理。Port0与Port1可互不干涉地配置工作模式:旁路直通模式直接转发原始音视频流;CSC模式执行色彩空间格式转换;4:1下采样模式可将4K输入信号降采样为1080P输出。一路端口可输出原生4K画面,另一路输出缩放后的1080P画面。两路TX拥有独立DDC与HPD,单台显示设备热插拔不会打断另一路画面输出。
2.3 EDID、HDCP与CEC管控
EDID信息存放在片内RAM,断电后数据丢失,上电需外部主控经I2C重新加载。HDCP全部握手与加解密由硬件引擎完成,协议版本互转仅限封闭系统场景。CEC硬件单元仅在Port1端口有效,可完成消费电子控制信号收发。INT中断引脚向外部主控反馈信号接入、断开与链路异常等事件。
三、电源与设计约束
3.1 多轨供电与噪声控制
芯片采用多组独立1.0V内核、RX/TX PLL与PHY电源及3.3V IO与模拟PLL电源。1.0V电源轨噪声峰峰值不超过50mVpp。各电源引脚需就近布置高频去耦电容,PLL模拟电源建议增加滤波网络以降低相位噪声。
3.2 上电与掉电时序
上电时1.0V内核电源应先达到0.9倍额定值,3.3V IO电源滞后上升,两类电压上升间隔不超过1ms。电压稳定后硬件复位引脚需保持低电平再释放(具体时序参数参考ITE Hardware Guidelines)。掉电时3.3V IO电源优先下拉,与1.0V内核电压下降间隔控制在1ms以内。供电异常时芯片内部触发硬件复位。
3.3 PCB布局建议
RX、Port0-TX与Port1-TX三组TMDS差分走线应分区布局,保证完整连续地平面,严禁跨电源分割,差分阻抗匹配100Ω,对内长度需做管控。PLL与模拟电源引脚需就近放置去耦电容。I2C、CEC与HPD/DDC低速控制线应远离TMDS高速差分区域,间距建议不小于3倍线宽。不同PHY的模拟地与数字地需做好铺铜隔离。QFN底部散热焊盘需完整铺铜并采用多过孔连接地平面以改善散热。
四、典型应用场景
IT66630FN的片上EDID为RAM类型,断电数据丢失,上电需外部主控重新写入。HDCP 2.x转1.x仅限封闭系统使用。CEC硬件单元仅Port1端口可用。两路输出虽处理独立,但输入源同源,无法实现两路不同画面输出。该芯片适用于HDMI有源一分二分配器、会议室双显示分发板卡、商用多媒体信号转接装置、嵌入式多屏输出子板及影音设备信号扩展硬件等平台。
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