現在，系統級芯片(SoC)設計師可以在采用65nm工藝(更新工藝即將推出)的芯片設計中集成高清多媒體接口(HDMI)，從而省去單獨的接口芯片以發(fā)布可顯著(zhù)降低功耗和節省成本的產(chǎn)品。這些設計不僅用于數字家庭產(chǎn)品，便攜式消費電子更是其主要的目標應用。

實(shí)際上，最近幾年從事新型數字電視的開(kāi)發(fā)的工程師都很熟悉HDMI，作為到目前為止依然很新的音/視頻連接方式，HDMI正變得越來(lái)越普及。據預測，到2009年，全球將有超過(guò)1億臺電視機采用這種連接。最初HDMI被認為是DVD播放機、線(xiàn)纜和衛星電視機頂盒等比較大型的交流供電的家庭影院組件的連接器，而現在越來(lái)越多的消費者擁有通過(guò)HDMI就可以在電視機上播放高清晰內容的便攜式設備。這些應用包括數字視頻攝像機、數碼相機、帶有攝像功能的手機、MP3/便攜式媒體播放器等。

MIPS科技公司的新型HDMI1.3TX/RX接口IP(控制器+物理層)能夠滿(mǎn)足這些新的低功耗便攜應用對HDMI接口的要求，使SoC設計人員可在片上集成HDMI接口，而不必使用之前所需的單獨IC。

HDMI是一個(gè)高清多媒體接口(High-Definition Multimedia Interface)，它可在單個(gè)連接器上傳送視頻、音頻、控制信號和備份保護(DRM)。

比起當前在電視機上普遍應用但即將淘汰的模擬連接器，HDMI的性能更加優(yōu)越。模擬連接器包括分量視頻(由紅色、綠色和藍色三個(gè)獨立插座組成)、S-video(mini-DIN連接器)及合成視頻(一個(gè)黃色插座)。所有的模擬連接都會(huì )因為線(xiàn)纜本身遇到射頻和電磁輻射而受到噪聲的干擾，這個(gè)問(wèn)題隨著(zhù)傳輸信號頻率的增加會(huì )愈發(fā)嚴重；同樣在傳輸高清視頻時(shí)也存在該問(wèn)題。

圖1：HDMI接口，由HDMI控制器和HDMI物理層組成，可為SoC和其他器件提供若干連接選擇。

HDMI的數字技術(shù)不像其他接口那么容易受到噪聲的干擾，可提供高清源應有的卓越圖像質(zhì)量。它還內置了一個(gè)稱(chēng)之為高帶寬數字內容保護(HDCP)的數字權限管理拷貝保護系統，支持HDCP的設備才可以播放好萊塢授權的節目?jì)热�。利用T_MDS(最小化差分信號傳輸)數字通信技術(shù)，標準HDMI連接器可傳輸高達1080p分辨率的視頻、7.1環(huán)繞聲的八個(gè)獨立音頻通道，以及可提供遠程控制功能(符合HDMIv.1.3規范)的消費電子控制(CEC)通道。對于消費者而言，HDMI提供了很多便利。單個(gè)HDMI連接代替了分量視頻和立體音頻需要的5個(gè)獨立連接。

HDMI是電視機上最普遍的數字視頻接口。與數字視頻傳輸的壓縮格式不同，HDMI的非壓縮信號對電視本身的信號處理量要求最低。所以與可能需要的其他系統相比，電視制造商的部署成本更低，比如，MPEG-4或H.26?解碼。而且，通過(guò)傳輸“原始”畫(huà)面信息可以保證最高的畫(huà)面質(zhì)量，完全擺脫了額外的圖像失真。

DisplayPort等競爭技術(shù)也具有一些非常類(lèi)似的功能。最終，還是由電視機制造商來(lái)決定他們的設計采用哪種接口，現在(及可預見(jiàn)的未來(lái))他們幾乎都投票給HDMI。這并不奇怪，因為HDMI的創(chuàng )始者，包括六大消費電子制造商—日立、索尼、Matsush_ita(松下)、飛利浦、東芝和Thomson等最初開(kāi)發(fā)了該技術(shù)，在部署數字視頻技術(shù)時(shí)，突破了好萊塢的拷貝保護障礙。它支持包括Fox、Universal、WarnerBros和Disney在內的主要電影制片公司。

圖2：MIPS的HDMI接口。選項A是一個(gè)“標準”HDMI接口，而選項B則可提供更簡(jiǎn)單的集成、更低的功耗和成本及其他定制。

標準的"A型"HDMI連接器體積較大、大約為14毫米寬，主要用于家庭視頻和音頻設備。這些應用包括DVD播放機和刻錄機，以及用于有線(xiàn)電視、衛星電視和網(wǎng)絡(luò )電視的機頂盒、視頻游戲機(Xbox、PlayStation和Wii)、音頻/視頻接收機(調諧器/放大器)和音/視頻處理設備。

2006年推出的一款較小的“C型”HDMI連接器滿(mǎn)足了便攜式應用的需求。開(kāi)發(fā)一款新型高清攝像機時(shí)，如果沒(méi)有HDMI，就只有把內容先傳送到個(gè)人電腦或轉化為中間格式，否則設計人員就很難讓用戶(hù)看到高清信號內容。盡管大多數的便攜攝像機集成了模擬合成或S-video輸出，這些只能處理標清視頻，而不是高清視頻。數字便攜攝像機因此成了小型HDMI連接器的最早采用者。

數碼相機歷來(lái)都采用模擬視頻輸出，同樣，現在500~1,000萬(wàn)像素的圖像已非常普遍，再通過(guò)模糊的模擬連接來(lái)傳輸精美的圖像細節已不合邏輯。內置攝像功能的拍照手機也隨處可見(jiàn)，而最低端的手機現在也都集成了130和200萬(wàn)像素的圖像傳感器，能夠生成比通過(guò)模擬視頻連接所能看到的更多細節，而且500萬(wàn)像素的拍照手機也即將出現。

雖然便攜式媒體播放器和便攜式游戲機經(jīng)常受其自身低于標清清晰度的屏幕所限，分辨率通常僅為320×240，但許多該類(lèi)設備可以在高清模式下存儲記錄。而且，音樂(lè )發(fā)燒友可以采用HDMI接口實(shí)現數字音頻連接，即使沒(méi)有視頻，也可以在立體系統中收聽(tīng)便攜式MP3錄音。

設計人員使用HDMI芯片已有好幾年的歷史，而且它已在高清家庭影院組件中備受推崇。但是對于便攜式應用，這些IC體積太大、而且非常耗電，尤其是難以適應體積最小的設備，如小巧的相機和手持設備。

大多數便攜式器件和眾多大型消費元件都是作為單個(gè)“系統級芯片”設計的。SoC已成為生產(chǎn)各種消費電子產(chǎn)品最緊湊和最有效的方法。十多年前，設計工程師在印刷電路板上組裝相互連接的獨立的集成電路，而通過(guò)把這些元件的“核心”放置到單個(gè)硅片上，可以節省大量的空間并降低功耗。手機、相機和媒體播放器等各種便攜式產(chǎn)品都可以實(shí)現空間節省并降低功耗，而這是采用多個(gè)獨立IC所不能實(shí)現的。

SoC設計人員的第一個(gè)重要決定是采用哪個(gè)“CMOS技術(shù)工藝節點(diǎn)”進(jìn)行設計—這意味著(zhù)芯片尺寸將會(huì )有多大。節點(diǎn)的測量以納米為單位，是指SoC晶體管中源極和漏極端之間硅通道的寬度。根據摩爾定律，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，這個(gè)寬度也越來(lái)越小。采用當今最小的節點(diǎn)如45nm的設計，可以實(shí)現更小尺寸和更低的功耗，但是前期開(kāi)發(fā)成本更高。130nm和90nm在幾年前非常普遍，而目前65nm節點(diǎn)代表了便攜式應用SoC在開(kāi)發(fā)成本、尺寸、功耗之間的最佳平衡。

SoC設計利用流行的MIPS-Based處理器核來(lái)挑戰信號處理、HDMI等存儲器和輸入/輸出接口。HDMI接口IP包括兩個(gè)部分：控制器(處理器)和PHY(物理層或外置器件到“外部世界”的實(shí)際連接)。

SoC設計人員不可能每次都從頭開(kāi)始設計新產(chǎn)品。這就是SoC IP供應商可以大顯身手的地方——為SoC設計人員提供它們所需的IP以增加模塊能力，如將計算處理、存儲器、輸入/輸出控制等功能集成在設計中。與采用獨立IC的接口IP相比，用于SoC的HDMI接口IP的優(yōu)勢包括節省成本、降低功耗和節省空間�？臻g節省非常顯著(zhù)。HDMI接口IP可以使HDMI加入到手機等各種產(chǎn)品，而這在以前是不可能實(shí)現的。許多IP供應商都有數字或模擬IP領(lǐng)域的經(jīng)驗。HDMI接口需要這兩個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)長(cháng)，這是MIPS科技公司的一個(gè)顯著(zhù)競爭優(yōu)勢。MIPS近日收購了Chipidea，獲得了低壓微分信號(LVDS)的成熟經(jīng)驗，它是HDMI信號采用的底層模擬技術(shù)。

作為專(zhuān)業(yè)的IP公司，MIPS非常熟悉SoC設計人員的需求，他們開(kāi)發(fā)的HDMI發(fā)送器和接收器IP可以滿(mǎn)足SoC設計人員的特定需求。這與其他的IP供應商不同，他們僅僅把現有的設計用于自己的芯片并作為IP重新利用它們。

除了可為獨立的HDMIIC(或競爭廠(chǎng)商當前提供的IP)提供相似功能的“標準”HDMI接口，MIPS科技的HDMI接口IP還可為SoC設計人員提供各種定制和可選功能，包括：
1. 通過(guò)APB、AHB或OCP的直接系統總線(xiàn)從接口；
2. 通過(guò)AHB或OCP的直接內存存取(DMA)音頻；
3. 內置I2C、SPDIF、One-Bit-Audio和并行音頻的多音頻輸入/輸出選項；
4. 色彩空間轉換(RGB輸入/輸出YCbCr4:4:4和4:2:2)；
5. 所有CEA-861-D視頻模式下的視頻輸入/輸出(高達1080p@60Hz)；
6. 針對密鑰存儲的具有外置ROM接口的可選HDCP加密/解密。

SoC設計人員可根據需求靈活地采用或不采用HDMI功能，而無(wú)需集成所有規格，從而顯著(zhù)地節省成本(包括生產(chǎn)成本和授權成本)、降低功耗并節省空間。比如，數碼相機SoC無(wú)需為欣賞好萊塢電影而采用HDCP拷貝保護功能。其優(yōu)勢是可以省去HDCP，實(shí)現更少的門(mén)數、節省授權費用。這樣做對于功耗的節省也十分顯著(zhù)。對數碼相機應用來(lái)說(shuō)，此類(lèi)HDMI發(fā)送器只消耗低至55mW的功耗，而采用65nm工藝的全功能HDMI發(fā)送器雖然功耗已經(jīng)低得令人印象深刻，但也達到了145mW。直接將音頻和視頻接入系統總線(xiàn)也可顯著(zhù)的節省面積和功耗。傳統的HDMI芯片和目前可用的IP，要求通過(guò)轉換器轉換到I2S和SPDIF。這些轉換，主要是串行化傳輸端的并行數據，需要消耗面積和功率。MIPS科技公司的HDMIIP消除了這種低效率，可為系統總線(xiàn)提供內部寄存器接入和直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)的靈活性。

MIPS科技致力于為眾多產(chǎn)品提供HDMI接口IP，采用當今備受SoC設計人員青睞的可用技術(shù)節點(diǎn)。

MIPS入門(mén)級的HDMI產(chǎn)品是采用65nm工藝的HDMI發(fā)送器，可滿(mǎn)足相機和其他多種便攜式應用設計人員的需求。接下來(lái)將是HDMI接收器IP。路線(xiàn)圖中的下一個(gè)是45nm節點(diǎn)的HDMI發(fā)送器和接收器IP，它幫助手機設計實(shí)現更低的功耗和更小的面積。隨著(zhù)該技術(shù)路線(xiàn)圖的繼續展開(kāi)，MIPS科技公司履行為SoC設計人員提供最先進(jìn)的IP以使他們能夠始終領(lǐng)先同行的承諾。

通過(guò)在便攜式應用SoC設計中增加低功耗、小面積HDMI接口，設計人員可實(shí)現在當前的電視上無(wú)法看到的高清畫(huà)面質(zhì)量。MIPS科技是一家專(zhuān)業(yè)的、引領(lǐng)處理器核和模擬IP領(lǐng)域(通過(guò)Chipidea)的IP公司。通過(guò)與SoC設計人員緊密合作，為設計人員提供他們所需的支持和工具，MIPS科技的HDMI IP可優(yōu)化在任何音頻、視頻或影像設備中增加HDMI能力的過(guò)程。

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