高清晰度多媒体接口芯片研究与设计

摘要

随着数字技术的迅猛发展和平板显示技术的不断进步,以及人们对高质量的高清视听产品需求的不断增长,传统的模拟接口和DVI等数字接口或因遭遇带宽瓶颈或因使用不便而渐渐无法适应一些应用需求,为了解决问题,SiliconImage等7家公司在2002年共同推出了新一代数字接口HDMI——高清晰度多媒体接口,一经推出便因其的便捷、高速等优点得到了广泛认可。目前,HDMI接口协议已经发展到1.4版本,其在数字电子产品中的应用范围也日益广泛。
　　论文研究并完成了HDMI接口芯片中关键模块的设计工作。首先,解读了HDMI接口协议,对其接口特性、核心技术—T.M.D.S技术、链路结构、工作模式等基本概念进行简要的介绍,研究了数据岛周期的数据封包结构及传输方式,并对音频数据采样率要求及采样时钟的捕获与重建进行介绍。其次,对协议中视频数据、音频数据的编码算法和流程进行了详细的研究,视频编码算法可以分为两步进行,第一步将8bit的视频信号转换为9bit的中间信号,第二步将9bit的中间信号转换为10bit的编码信号,每步中都有一定的判定条件用来选择不同的运算方法来完成转换过程,对于算法中出现的DE使能信号以及用于实现直流平衡的cnt寄存器,文中也进行了讨论;视频解码算法的主要作用是将10bit的编码信号解码,以恢复视频信号,整个解码过程先判断待解码信号的类型,然后根据不同的判定条件来选择解码时所用的运算方法。音频的编码是将4bit音频信号转换为10bit的TREC4编码,编码算法中对16种情况都给出了确定的编码结果;解码算法即是编码的逆过程。文中根据上述编解码算法设计了HDMI视频编解码模块、HDMI音频编解码模块。最后,对数据岛封包结构中提到的BCH校验码进行了研究,介绍了循环码的定义及编码方法,给出了BCH[32,24]、BCH[64,56]的编码电路。
　　论文完成了所设计模块的VerilogHDL代码编写,编写的代码均通过EDA工具进行了仿真验证,仿真结果表明,各模块均能正确实现编码或解码功能。

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第一章 绪论

1.1 数字接口技术发展历程

1.2 课题研究目的与意义

1.3 论文内容及结构

第二章 HDMI协议规范

2.1 HDMI概述

2.2 HDMI 物理层

2.3 T.M.D.S技术

2.4 HDMI 调制与编码

2.5 小结

第三章 HDMI视频数据编解码模块设计

3.1 视频编码算法及程序设计

3.2 视频解码算法及程序设计

3.3 视频编解码模块的仿真

3.4 小结

第四章 HDMI音频数据编解码模块设计

4.1 HDMI 音频传输

4.2 纠错码编码模块设计

4.3 HDMI音频编解码模块设计

4.4 编解码模块仿真

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附 录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢