高清多媒体接口发送端芯片HDMI Tx设计方法

论文摘要

本论文主要介绍HDMI Tx芯片整体架构设计以及其中音频、视频、包处理、HDCP模块的设计方法。针对芯片设计中的难点,提供了分析方法,并对所做设计进行功仿与FPGA验证,证明了设计的可行性。在设计过程中,依据HDMI以及HDCP的兼容性测试要求,进行可靠的强健性设计,同时考虑了信道传输过程中可能出现的误码率以及芯片工作在异常情况下的自恢复能力。在视频接口模块中,针对对下游HDCP模块的影响,需恢复同步信号,并对视频流采用谨慎更新与谨慎建立的策略。在芯片的验证过程中,利用随机源的设计,对RTL进行了全面的验证,并针对现实测试的可行性,对CEA861B中规定的实际视频帧进行了简化,节约了大量的测试时间。在电路设计中,不仅考虑了算法能否实现,还要兼顾功耗与面积,从而压低成本,这也是激烈的消费电子市场竞争的要求。本项目的RTL设计部分依靠Mentor的QuastaSim6.3工具,使用Verilog IEEE2001语言,在验证过程中使用System Verilog IEEE1800语言,利用Assertion以及random的思想,为功能覆盖率的提供了莫大的帮助。进一步功能仿真中,运用Synopsys提供VCS0606SP1工具,以及Design Ware IP库,支持VMM功能,在FPGA验证部分依靠Xilnix的Virtex-2 Pro实现。

论文目录

• 摘要
• SUMMARY
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 第1章 绪论
• 1.1 数字接口的应用
• 1.2 数字接口的优点
• 1.3 DVI/HDMI发送、接收接口结构
• 1.4 HDMI简介
• 1.5 HDMI 1.3增强功能介绍
• 1.6 论文内容安排
• TX硬件设计整体方案'>第2章 HDMI_TX硬件设计整体方案
• 2.1 概述
• 2.1.1 链路结构
• 2.1.2 工作模式介绍
• 2.2 工作模式
• 2.2.1 Control Period
• 2.2.2 Video Data Period
• 2.2.3 Data Island Period
• 2.3 设计任务及模块划分
• 2.3.1 总体描述
• 2.3.2 总体设计方案
• TX视频模块设计方法'>第3章 HDMI_TX视频模块设计方法
• 3.1 模块概述
• 3.2 模块结构
• 3.3 功能描述
• 3.3.1 视频数据捕获
• 3.3.2 控制信号恢复
• 3.3.3 视频帧格式识别
• 3.3.4 颜色空间转换
• 3.3.5 上采样（upsampling）
• 3.3.6 下采样（downsampling）
• TX音频模块设计方法'>第4章 HDMI_TX音频模块设计方法
• 4.1 I2S和S/PDIF区别及应用场合
• 4.2 功能描述
• 4.2.1 概述
• 4.2.2 I2S Receiver
• 4.2.3 SPDIF Receiver设计
• 4.2.4 音频buffer
• 第5章 DATA SCHEDULER模块
• 5.1 功能描述
• 5.2 调度规则和方法
• 5.2.1 period层调度规则
• 5.2.2 packet层调度规则
• 第6章 HDCP模块设计方法
• 6.1 认证过程
• 6.2 TRANSMITTER状态机转换总结
• 6.3 HDCP模块信号时序描述
• 6.3.1 上电过程时序描述（h0-a0状态）
• 6.3.2 认证交换ksv时序描述（a0-a3状态）
• 6.3.3 认证第二阶段时序描述（a3-a4状态）
• 6.3.4 认证第三阶段时序描述（a4-a5状态）
• 6.4 HDCP内部结构描述
• FSM模块'>6.5 AUTH_FSM模块
• 6.6 电路设计
• CIPHER模块'>6.7 HDCP_CIPHER模块
• 6.7.1 状态机描述
• 6.7.2 电路设计
• LIST模块'>6.8 KSV_LIST模块
• 6.8.1 状态机描述
• 6.8.2 sha-1算法电路描述
• list设计描述'>6.8.3 ksv_list设计描述
• GEN模块'>6.9 RANDOM_GEN模块
• 第7章 芯片验证计划
• 7.1 引言
• 7.2 传统方法验证平台搭建
• 7.3 ASSERT验证方法介绍
• 7.4 基于VMM验证平台搭建
• 第8章 结束与展望
• 8.1 论文总结
• 8.2 进一步工作的设想
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢
• 附录
• 论文中涉及名词解释
• 论文缩写注释
• 论文所涉及协议简介