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電腦網絡轉換器接口 接口轉換器

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接口轉換器(計算機網絡轉換器接口)
福州大學物理與信息工程學院研究人員張、葉、黃在《電工技術》2019年第8期上撰文(論文題目為《基于STM32的視頻接口轉換器的設計與實現》) 。目前，我們正處于一個視頻爆炸的時代，各種新興的視頻技術如雨后春筍般涌現，導致各種視頻接口標準并存 。因此，視頻接口的兼容性成為一個突出的問題 。
提出了一種基于STM32和高速視頻處理芯片的4K視頻流從HDMI接口到LVDS接口的實時轉換方案，并選擇了不同格式的碼流進行測試和驗證 。經過測試，該方案可以實現音視頻數據流的分離輸出，同時支持音視頻參數的轉換，達到了預期的設計要求，有助于超高清數字電視的推廣 。
隨著視頻技術的飛速發展，人們對視頻質量的要求越來越高 。從最初的黑白或彩色模擬視頻，到目前主流的高清1080p，以及正在推廣的超高清4K數字視頻，各種新技術不斷涌現，形成了多代設備、多種技術標準并存的局面 。
不同的設備在欣賞各種視頻的同時，也給人們的工作和生活帶來了諸多不便 。通常，設備支持的視頻接口是有限的 。如果視頻接口不匹配，會造成很多問題，嚴重影響用戶體驗 。因此，本文設計的視頻接口轉換器的解決方案具有重要的意義 。
轉換器和接口介紹顧名思義，接口可以實現不同視頻接口之間的對接匹配，將一種視頻接口標準的視頻信號轉換成另一種視頻接口標準的信號 。在轉換過程中，還可以對視頻分辨率、顏色空和顏色深度進行轉換，以滿足不同設備對視頻信號的要求 。本文主要實現HDMI接口到LVDS接口的轉換 。音頻輸出采用I2S接口協議，系統控制采用I2C接口控制專用芯片 。
HDMI接口是一種特殊的數字接口，支持高清視頻和多路數字音頻數據的高質量高速傳輸，具有數字視頻版權保護功能(HDCP) 。與上一代HDMI1.4標準相比，目前的通用HDMI 2.0接口標準增強了對4K視頻的支持，線纜速率從10.2Gbit/s提升至18Gbit/s，可支持RGB 4:4:4的4K@60Hz視頻傳輸 。
LVDS接口是一種低壓差分信號傳輸方式，也是一種電平標準 。它允許信號在差分PCB線路或平衡電纜上以幾百Mbit/s的速率傳輸 。具有低電壓、低功耗、低噪聲、高速傳輸的特點 。
I2S總線是飛利浦定制的音頻數據傳輸總線標準 。它采用三線制，由位時鐘線(SCK)、通道選擇線(WS)和串行數據線(SD)組成 。該接口將數據信號和時鐘信號分開傳輸，以避免時差引起的失真 。
2系統硬件框架視頻接口轉換器的實現是STM32主控模塊控制視頻專用芯片將輸入的HDMI信號轉換成視頻信號(LVDS信號)和音頻信號(I2S信號) 。同時STM32檢測端口的輸入視頻格式信息，顯示在液晶屏上，檢測按鍵輸入 。STM32根據輸入指令，配置視頻專用芯片的輸出音視頻格式，選擇輸出接口 。STM 32通過I2C接口與視頻專用芯片通信 。
該系統由交互部分、STM32主控部分、視頻處理芯片部分和輸入輸出部分組成 。系統的整體框圖如圖1所示 。
圖1整體系統框圖
系統的主要控制是為視頻處理芯片配置一些初始化寄存器，檢測按鍵輸入和視頻輸入信號格式，獲取相關數據進行判斷，根據輸入要求配置芯片輸出 。因此，本系統選用ST公司的STM32F103系列芯片作為主控制器 。
該系列芯片是基于Cortex-M3內核的32位嵌入式處理器，而RBT6屬于該系列中等容量芯片 。片內Flash為128kB，片內SRAM為20kB 。系統主頻可達72MHz，有豐富的外圍資源滿足本系統的設計要求 。芯片控制通信接口選擇I2C2(GPIOB.10、GPIOB.11)接口 。
系統的輸入輸出部分包括HDMI_RX接口、LVDS_TX接口和I2S_TX接口 。
系統的視頻數據轉換和處理部分由專用的視頻處理芯片完成 。所選視頻處理芯片的要求是:芯片配有HDM2.0標準輸入接口，支持熱插拔，支持HDCP1.4/2.2，支持多種視頻格式的輸入，能夠檢測并反饋輸入的視頻格式，能夠支持高達4K分辨率的視頻輸入，能夠將一路HDMI信號轉換成一路LVDS視頻信號和一路I2S音頻信號輸出 。因此，系統選用了日本Sohee公司生產的高性能低功耗專用視頻處理芯片，廣泛應用于數字電視和數字機頂盒 。與其他專用視頻處理芯片相比，價格更低，可以降低系統硬件的設計成本 。
系統的交互部分由按鍵部分和液晶顯示部分組成 。關鍵部分是一個4×4矩陣鍵盤，通過GPIOA.2- GPIOA.5口與主控模塊連接 。主控模塊分析按鍵輸入的指令，并對視頻處理芯片進行相應的配置 。液晶部分選用2.8英寸的TFTLCD屏幕作為顯示器，分辨率為320×240 。顯示驅動模塊為16位80位并行接口ILI9320，支持65k彩色顯示，通過FSMC接口連接和控制 。用于顯示當前輸入信號源的端口號、輸入視頻參數、音頻參數、輸出視頻參數、音頻參數等系統狀態信息 。

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