国产瑞芯微RK3399 硬件设计之 HDMI2.0 的注意事项

RK3399是Rockchip产品线中性能最高的芯片,在应用中具有高性能和可扩展性。芯片的硬件规格在行业中处于领先地位。 RK3399的CPU采用big.LITTLE核心架构,采用双核Cortex-A72大核+四核Cortex-A53小核结构，在整数，浮点数，内存，整体性能，功耗和核心面积方面都进行了重大改进。本文主要介绍RK3399在硬件设计中需要注意的地方，以飞凌OK3399-C开发板为例，讲解HDMI2.0的注意事项，从HDMI2.0简介，RK3399 HDMI 原理图、RK3399 HDMI PCB设计。本文使用的思路和方法仅供参考使用，其它arm核心板虽然芯片不同，但思路和方法有很多的共性，希望对您在板卡的使用中能够有所帮助，更多ARM开发板、ARM核心板相关资讯，关注飞凌嵌入式。

OK3399-C 开发板板载了一路标准 HDMI Type-A 接口，支持到 HDMI2.0 标准，高达 4kx2k@ 60Hz 的显示分辨率，其主要特点如下：

·Single Physical Layer PHY with support for HDMI 1.4 and 2.0 operation

·For HDMI operation, support for the following:

HPD input analog comparator

13.5–600MHz input reference clock

Up to 10-bit Deep Color modes

Up to 18Gbps aggregate bandwidth

Up to 1080p at 120Hz and 4kx2k at 60Hz HDTV display resolutions and up to QXGA graphic

display resolutions

3-D video formats

·Link controller flexible interface with 30-, 60- or 120-bit SDR data access

·Support HDCP 1.4/2.2

一、HDMI2.0 简介
HDMI接口又叫高清晰度多媒体接口（英文：High Definition Multimedia Interface，HDMI），这是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影像信号，且无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI 可以说是目前最主流，实用性最方便的显示接口，具备热插拔的功能，其物理层如下：

作为硬件工程师我们更关心物理层的实现以及原理和 PCB 设计的方法。在高速信号设计之前我建议大家先看一下 HDMI 协议，了解其电气特性。

二、原理设计

注意：

1. SDA，SCL 在连接器端是 5V 电平；CEC 信号在连接器端是 3.3V 电平。需要做电平转换。

2. 二极管的作用是防止电流从设备端倒灌进入主板，建议选用压降小的肖特基二极管。

3. 关于 5V 电压也有一些注意事项，其电流不会超过 55mA，在走线时注意走线宽度即可。

All HDMI Sources shall be able to supply a minimum of 55 mA to the +5V Power pin.A Sink shall not draw more than 50 mA of current from the +5V Power pin. When the Sink is powered on, it can draw no more than 10mA of current from the +5V Power signal.

4. ESD 器件请靠近 HDMI 接口放置，推荐使用 HDMI2.0 专用的 ESD 器件，电容最大不超过0.4pF。

5. 关于热插拔检测引脚 HPD 在协议规范中也有其特定的工作范围，但是在 OK3399-C 平台上只需串联 1k 限流电阻即可。
   

三、PCB 设计

HDMI2.0 的理论带宽是 18Gbps，4Kx2K@60Hz 其时钟频率已经达到了 600MHz，因此对于 pcb layout 是一个巨大的考验。

1. HDMI 信号的参考时钟为 HDMI_TXC，所以包含时钟在内的四组差分对都需要做等长处理，等长要求见上表，差分阻抗要求 100Ω±10%

2. ESD 器件靠近 HDMI 连接座放置。

3. HDMI 信号需要保证走线参考面是一个连续完整的参考面，不被分割，否则会造成差分线阻抗的不连续性并引入外部噪声对的影响。在 PCB 表层走线请注意用地线做整组包地处理；差分对之间保证 3 倍线宽间距，不需要伴随地走线。

4. FET3399-C 核心板的线序可以将整组 HDMI 信号直接顺序连接到 HDMI 座子，走线不需要打孔，避免了因为换层造成的阻抗变化。
   

掌握了以上RK3399硬件设计的注意点，请尽情享受点亮 4K 显示的惊艳效果吧