米联客开发板上集成的HDMI输入芯片方案采用ADV7611实现，对于没有集成HDMI输入芯片的开发板可以采用FEP扩展卡实现HDMI输入，本文介绍HDMI输入方案ADV7611的实现,对于通过FEP子卡实现的方案相关的配套课程会做出介绍。本文采用的ADV7611可以实现1080P60fps视频输出，默认我们输出的格式为RGB888。本文要实现的功能也很简单，只要完成HDMI视频输入后再通过前面一节课的HDMI输入IP把视频信号正确输出就可以。

本文内容也有一个重要的阶段就是我们会利用前面一些编写好的IP模块应用于新的方案中，比如前面的I2C控制器IP和HDMI输出IP,这也是我们米联客编写代码注重代码可重复利用，注重构架的优势。我们以后会把一些常用IP模块做一个列表说明方便大家使用。

ADV7611采用先进的CMOS工艺制造，提供64引脚、10 mm × 10 mm LQFP_EP表贴封装，符合RoHS标准，是一款高质量、单输入HDMI®接收器，内置HDMI兼容型接收器，支持HDMI 1.4a规定的所有强制性3D电视格式和最高UXGA 60 Hz、8位的分辨率。它集成一个CEC控制器，支持能力发现和控制(CDC)特性。并且提供汽车级、专业级（无HDCP）和工业级三种版本，工作温度范围为−40 ℃至+85 ℃。

具有一个音频输出端口，用于输出从HDMI流提取的音频数据。HDMI接收器具有高级静音控制器，可消除音频输出中的外来声频噪声。

可以访问下列音频格式：

1、来自I2S 串行器的音频流（两个音频通道）

2、来自S/PDIF串行器的音频流（两个未压缩通道或N个压缩通道，例如AC3）

3、DST音频流

HDMI端口具有专用的5 V检测和热插拔(Hot Plug™)置位引脚。该HDMI接收器还集成一个均衡器，用于确保与长电缆的接口具有鲁棒的工作性能。

硬件接口和子卡模块请阅读“附录 1”

配套工程的 FPGA PIN 脚定义路径为 fpga_prj/uisrc/04_pin/ fpga_pin.xdc。

ADV7611是一款高质量、单输入HDMI®接收器，内置HDMI兼容型接收器，支持HDMI 1.4a规定的所有强制性3D电视格式，和最高UXGA 60 Hz、8位的分辨率。

ADV7611通过I2C接口配置，一个IIC总线上可以挂在两个adv7611。器件IO寄存器地址为0x98/0x9A,这个地址是固定的，通过复用的引脚 VS/FIELD/ALSB 和配置寄存器SAMPLE_ALSB来控制。默认以0x98为例介绍。

同时，ADV7611还包含几个IIC地址可配置的功能寄存器，它们的配置方式如下图所示。

可以看到，CEC、EDID、CP等功能寄存器的IIC地址都可以通过对应的IO寄存器来配置它们的默认地址。这里，可以使用上面给出的默认的地址。比如以EDID的IIC地址为例，只需要在IO寄存器地址0x98，子寄存器地址为0xFA的寄存器写入数值0x6C，那么EDID的IIC地址就配置为了0x6c。

设置主模式和选择视频标准是配置ADV7611时最基本的设置。adv7611有两种主要模式HDMI-component and HDMI-graphic modes 。也就是hdmi组件和hdmi图形两种模式。通过寄存器PRIM_MODE[3:0]来配置。

在HDMI模式下，ADV7611可以通过DVI/HDMI接收器前端接收和解码HDMI或DVI数据。来自HDMI接收器的视频数据被传递到组件处理器CP模块，而音频数据在音频接口上可用。可以通过选择hdmi组件或hdmi图形主模式来启用其中一种模式。

这里需要说明的是，HDMI接收器可以解码和处理任何应用的HDMI流，而不关心视频分辨率。然而，许多主要模式和视频标准组合可以用来定义如何处理传输到DPP和CP块的视频数据流。这允许一些系统可能需要的自由运行特性和数据抽取模式。

所谓的free run自由运行模式就是在没有接受到正常HDMI信号或者没有接入信号时，可以自动生成一个HDMI视频流，给到后级系统用于测试或者其他应用。比如，可以设置一个蓝屏的信号，这在实际使用中很有用处。

这里主模式和视频制式设置很大的作用其实就是设置这个free run所执行的模式和视频标准。

PRIM_MODE[3:0]寄存器地址为0x98，0x01[3:0]，功能描述如下图：

VID_STD[5:0][3:0]寄存器地址为0x98，0x00[5:0]，该寄存器为6bits，它与PRIM_MODE[3:0]配合使用，设置如下图：

V_FREQ[2:0]寄存器地址为0x98，0x01[6:4]，用于设置帧率，功能描述如下图：

ADV7611的输出部分非常灵活。像素输出总线最高可支持24位4:4:4 YCrCb。像素数据支持SDR和DDR两种数据速率模式。在SDR模式下，可以实现16/24位4:2:2或24位4:4:4输出。在DDR模式下1，像素输出端口可配置为8/12位4:2:2YCrCb或24位4:4:4 RGB。

从上面两个表可以看到，ADV7611具有非常灵活的像素端口，可以各种格式配置以适应下游ic。

OP_FORMAT_SEL对应的寄存器地址为0x98，0x03 。如下图所示：

通常我们采用24bits SDR mode或者16bits SDRmode，也就是将对应寄存器配置为0x40或者0x80.注意这里对于444模式来说，包含RGB和YCBCR两种色彩制式，对于422模式来说，只有YCBCR一种。

上面说了，ADV7611的输出非常灵活，可以自由的配置输出接口总线对应的像素。如下图所示，可以通过寄存器OP_CH_SEL[2:0]来配置如下六种不同的引脚-总线对应关系。OP_CH_SEL[2:0]寄存器地址为0x98，0x04[7:5].

可以看到，默认情况下，P23-P16引脚对应的RGB模式的R分量输出，P15-P8引脚对应的RGB模式的G分量输出，P7-P0引脚对应的RGB模式的B分量输出。在444的YCBCR模式下，P23-P16引脚对应的为V分量输出，P15-P8引脚对应的Y分量输出，P7-P0引脚对应的U分量输出。在422的YCBCR模式下，P23-P16引脚无对应分量输出，P15-P8引脚对应的Y分量输出，P7-P0引脚对应的CBCR分量输出。同样的，可以通过配置寄存器将引脚和分量自由绑定。

其实到了这里，我们只需要再知道如何配置输出为RGB还是YCBCR就能够使用了。这里输出哪种色彩分量实际时通过CP CSC来控制的。也就是组件处理器的色彩空间转换功能。CP CSC转换功能有两种模式手动模式和自动模式。

这里CSC_COEFF_SEL[3:0]对应的寄存器地址时0x44，0x68[7:4] 。注意这里不再是IO寄存器地址了，时CP寄存器地址0x44。前面提到过，这个地址是可编程的，如果用户修改了CP地址，这里就要对应使用修改后的地址。

CP CSC配置为自动模式后，CSC矩阵、agc增益值、偏移量都能够通过下面的几个寄存器自动配置。

INP_COLOR_SPACE[3:0]寄存器地址为0x98，0x02[7:4]，对应功能如下：

注意这个寄存器设置的是输入视频的色彩空间。通常我们不做特别的变换，使用默认值1111即可。

RGB_OUT寄存器地址为0x98，0x02[1]，对应的功能如下：

可以看到，为0时是YCBCR的色彩空间输出，为1时是RGB的色彩空间输出。这里YPBPR是ycbcr是在模拟分量上的叫法，读者可以认为它们是一样的。

ALT_GAMMA寄存器地址0x98 ，0x02[3]，对应的功能如下：

可以看到，该寄存器主要是做YUV601和yuv709之间的转换，默认为0不做转换，为1则输入为YUV601时转换为YUV709,输入为YUV709时转换为YUV601。

可以看到，这几个寄存器对应的地址都是0x98，0x02。它们的配置方式如下：

像素数据和同步信号控制

上面说的都是数据总线接口，还离不开时钟和同步信号，这里的时钟叫做LLC，行锁定时钟，其实就是常说的像素时钟。

ADV7611的像素输出引脚P0-P23 ，时钟引脚LLC，同步输出引脚VS/FIELD/ALSB、HS、DE，以及音频接口输出引脚都可以通过对应寄存器配置为输出有效和三态输出两种。对应的寄存器地址为0x98，0x15，在配置时需要将这些引脚设置为有效输出状态。这里不在详细叙述。

OP_SWAP_CB_CR寄存器地址为0x98，0x05[0]，功能描述如下图：

这个功能就是交换Cr和Cb数据输出的顺序。默认值0为输出CrCb顺序按照OP_FORMAT_SET寄存器设置来，置位1后则交换CRCB的流出顺序，其实就是设置CB和CR谁在前的顺序问题。这里可以看到，这个功能只对设置为YUV422模式有效。在设计中，这个功能有时很有用。

同时，时钟引脚LLC，同步输出引脚VS/FIELD/ALSB、HS、DE的极性也可以通过对应寄存器设置。

ADV7611通过LLC引脚提供的像素时钟的极性可以使用INV_LLC_POL位进行反转。注意，这种反转只影响LLC输出引脚。其他输出引脚不受INV_LLC_POL影响。

为了满足处理ADV7611输出数据的下游设备的设置和保持时间预期，可能需要改变LLC时钟输出的极性。无论传输的视频数据是什么类型，INV_LLC_POL都适用。这其实相当于调整了时钟相位180度。

INV_LLC_POL寄存器地址为0x98， 0x06[0]，功能描述如下图：

同样的，同步引脚极性也可以调整。

INV_HS_POL寄存器地址为0x98， 0x06[1]，功能描述如下图：

INV_VS_POL寄存器地址为0x98， 0x06[2]，功能描述如下图：

INV_F_POL寄存器地址为0x98， 0x06[3]，功能描述如下图：

其实，到了这里我们就可以将adv7611使用起来了，可以看到，最关键的就是配置IO寄存器的前面几个寄存器。如下图将输出配置为24bits SDR 444 RGB输出。

那么，如果我需要的输出为24bits SDR 444 YCBCR输出怎么设置？只需要将RGB_OUT寄存器（地址为0x98，0x02[1]）置为1即可。

同样的，调整对应寄存器，可以修改为16bits SDR 422 YCBCR输出。

当然，用户还可以根据自己的需要，按照前面寄存器功能说明，配置为相应的输出模式，比如，引脚输出和总线对应关系寄存器OP_CH_SEL[2:0]（地址为0x98，0x04[7:5]）来调整RGB或YCBCR各个分量所在的引脚。

这里需要注意的是，上面的调整没有涉及到分辨率的信息，比如我们常说的1920x1080、1280x720等等，前面其实提到了，adv7611接收器可以接收它支持的任意分辨率HDMI信号，通过adv7611之后输出为对应的分辨率的TLL信号。后端FPGA或者其他处理单元需要根据分辨率的不同做对应的逻辑处理。比如，配置为24bits SDR 444 RGB模式，既可以接受1080P信号也可以接受720P信号，而FPGA接收端需要根据接收到的数据流判断当前分辨率是哪种，将对应的参数信息给到后端处理单元。

此文件里面有寄存器的配置表，以及调用米联客的i2c控制器把寄存器的配置信息写入到ADV7611，以下配置实现了ADV7611输入的视频信号以RGB888的格式输出。这里我们没有给出ADV7611每个寄存器的功能说明，读者如果觉得有必要可以自己登录ADI的官网搜索相关资料。

这里重点是看下状态机部分代码，因为这里是我们利用米联客的I2C控制器实现寄存器的配置，这个方法在FPGA里面配置HDMI芯片的寄存器，或者摄像头的寄存器，都非常实用，状态代码如下。代码中我们设置三个关键参数，iic_en/wr_cnt/ wr_data就可以完成对I2C总线设备的配置。

以下给出完整代码：

在这个文件中，首先对视频数据做了一次寄存操作，再调用了HDMI输出IP,把HDMI输入的视频信号(格式为RGB888)给HDMI输出IP。当然这个IP里面也调用了ADV7611寄存器配置的代码。如果读者对于HDMI输出IP的使用还有疑问可以前前面一篇文章的内容。

本实验注意采我们的cep跳线帽跳线1.8V，子卡采用1.8V的HDMI7611。请确保下载器和开发板已经正确连接，另外需要把核心板上的2P模式开关设置到JTAG模式，即ON ON，并且开发板已经上电。(注意JTAG端子不支持热插拔，而USB接口支持，所以在不通电的情况下接通好JTAG后，再插入USB到电脑，之后再上电，以免造成JTAG IO损坏)

1、开发板HDMI IN 接口连接输入源：测试使用PC机做输入源，HDMI线连接子卡HDMI IN 接口。

2、开发板HDMI OUT接口连接输出源：测试使用显示器做输出源，HDMI线连接底板HDMI OUT 接口。