功能简介
HDMI(High Definition Multimedia Interface),即高清多媒体接口,主要用于DVD、机顶盒等音视频Source到TV、显示器等Sink设备的传输。
HDMI以主从方式工作,通常有一个Source端和一个Sink端。
HDMI接口定义了完成HDMI传输的通用方法集合,包括:
-
HDMI控制器管理:打开或关闭HDMI控制器
-
HDMI启动/停止传输:启动或停止HDMI传输
-
HDMI控制器设置:设置音频、视频及HDR属性,设置色彩深度、声音图像消隐等
-
HDMI读取EDID:读取Sink端原始的EDID数据
-
HDMI热插拔:注册/注销热插拔回调函数
基本概念
HDMI是Hitachi、Panasonic、Philips、Silicon Image、Sony、Thomson、Toshiba共同发布的一款音视频传输协议。传输过程遵循TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)协议。
-
TMDS(Transition Minimized Differential signal):过渡调制差分信号,也被称为最小化传输差分信号,用于发送音频、视频及各种辅助数据。
-
DDC(Display Data Channel):显示数据通道,发送端与接收端可利用DDC通道得知彼此的发送与接收能力,但HDMI仅需单向获知接收端(显示器)的能力。
-
CEC(Consumer Electronics Control):消费电子控制,该功能应该能够在连接HDMI的发送设备与接收设备之间实现交互操作。
-
FRL(Fixed Rate Link):TMDS 的架构进行讯号传输时,最高带宽可达 18Gbps,而FRL模式的带宽则提升到48 Gbps。
-
HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection):即高带宽数字内容保护技术,当用户对高清晰信号进行非法复制时,该技术会进行干扰,降低复制出来的影像的质量,从而对内容进行保护。
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EDID(Extended Display Identification Data):扩展显示标识数据,通常存储在显示器的固件中,标识供应商信息、EDID版本信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围的限制以及显示器名和序列号的字符串。
运作机制
在HDF框架中,HDMI模块接口适配模式拟采用独立服务模式,如图1所示。在这种模式下,每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问,设备管理器收到API的访问请求之后,通过提取该请求的参数,达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDF设备管理器的服务管理能力,但需要为每个设备单独配置设备节点,增加内存占用。
独立服务模式下,核心层不会统一发布一个服务供上层使用,因此这种模式下驱动要为每个控制器发布一个服务,具体表现为:
-
驱动适配者需要实现HdfDriverEntry的Bind钩子函数以绑定服务。
-
device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段为1或2,不能为0。
图 1 HDMI独立服务模式结构图
HDMI模块各分层作用:
-
接口层提供打开HDMI设备、启动HDMI传输、停止HDMI传输、声音图像消隐设置、设置色彩深度、获取色彩深度、设置视频属性、获取视频属性、设置HDR属性、读取Sink端原始EDID数据、注册HDMI热插拔检测回调函数、注销HDMI热插拔检测回调函数、关闭HDMI设备的接口。
-
核心层主要提供HDMI控制器的打开、关闭及管理的能力,通过钩子函数与适配层交互。
-
适配层主要是将钩子函数的功能实例化,实现具体的功能。
HDMI的Source端提供+5V和GND,用于DDC和CEC通信。通过DDC通道,Source端可以读取Sink端的各项参数,如接受能力等;CEC为可选通道,用于同步Source端与Sink端的控制信号,改善用户体验。TMDS通道有四组差分信号,TMDS Clock Channel为TMDS提供时钟信号,其余三组传输音视频数据及各种辅助数据;HDP为热插拔检测端口,当有Sink端接入时,Source端会通过中断服务程序进行响应。
HDMI物理连接如图2所示:
图 2 HDMI物理连线示意图
约束与限制
HDMI模块当前仅支持轻量和小型系统内核(LiteOS),暂无实际适配驱动 。
使用指导
场景介绍
HDMI具有体积小,传输速率高,传输带宽宽,兼容性好,能同时传输无压缩音视频信号等优点。与传统的全模拟接口相比,HDMI不但增加了设备间接线的便捷性,还提供了一些HDMI特有的智能化功能,可用于小体积设备进行高质量音视频传输的场景。
接口说明
HDMI模块提供的主要接口如下所示,具体API详见//drivers/hdf_core/framework/include/platform/hdmi_if.h。
表 1 HDMI驱动API接口功能介绍
接口名 | 描述 |
---|---|
HdmiOpen | 打开HDMI控制器 |
HdmiClose | 关闭HDMI控制器 |
HdmiStart | 启动HDMI传输 |
HdmiStop | 停止HDMI传输 |
HdmiAvmuteSet | 声音图像消隐设置 |
HdmiDeepColorSet | 设置色彩深度 |
HdmiDeepColorGet | 获取色彩深度 |
HdmiSetVideoAttribute | 设置视频属性 |
HdmiSetAudioAttribute | 设置音频属性 |
HdmiSetHdrAttribute | 设置HDR属性 |
HdmiReadSinkEdid | 读取Sink端原始EDID数据 |
HdmiRegisterHpdCallbackFunc | 注册HDMI热插拔检测回调函数 |
HdmiUnregisterHpdCallbackFunc | 注销HDMI热插拔检测回调函数 |
开发步骤
使用HDMI设备的一般流程如图3所示。
图 3 HDMI设备使用流程图
打开HDMI控制器
在进行HDMI通信前,首先要调用HdmiOpen打开HDMI控制器。
DevHandle HdmiOpen(int16_t number);
表 2 HdmiOpen参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
number | int16_t类型,HDMI控制器号 |
返回值 | 返回值描述 |
NULL | 打开HDMI控制器失败 |
控制器句柄 | 打开的HDMI控制器句柄 |
假设系统中存在2个HDMI控制器,编号从0到1,以下代码示例为获取0号控制器:
DevHandle hdmiHandle = NULL; // HDMI控制器句柄
// 打开HDMI控制器
hdmiHandle = HdmiOpen(0);
if (hdmiHandle == NULL) {
HDF_LOGE("HdmiOpen: hdmi open fail!\n");
return NULL;
}
注册热插拔检测回调函数
int32_t HdmiRegisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle, struct HdmiHpdCallbackInfo *callback);
表 3 HdmiRegisterHpdCallbackFunc参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
callback | 结构体指针,热插拔回调函数信息 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 注册成功 |
负数 | 注册失败 |
注册热插拔检测回调函数示例:
// 热插拔检测回调函数定义
static void HdmiHpdHandle(void *data, bool hpd)
{
if (data == NULL) {
HDF_LOGE("priv data is NULL");
return;
}
if (hpd == true) {
HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot plug");
// 调用者添加相关处理
} else {
HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");
// 调用者添加相关处理
}
}
// 热插拔检测回调函数注册示例
struct HdmiHpdCallbackInfo info = {0};
info.data = handle;
info.callbackFunc = HdmiHpdHandle;
ret = HdmiRegisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle, info);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiRegisterHpdCallbackFunc: Register hpd callback func fail, ret:%d", ret);
return ret;
}
读取EDID
int32_t HdmiReadSinkEdid(DevHandle handle, uint8_t *buffer, uint32_t len);
表 4 HdmiReadSinkEdid参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
buffer | uint8_t类型指针,数据缓冲区 |
len | uint32_t类型,数据长度 |
返回值 | 返回值描述 |
正整数 | 成功读取的原始EDID数据 |
负数或0 | 读取失败 |
读取Sink端的原始EDID数据示例:
int32_t len;
uint8_t edid[HDMI_EDID_MAX_LEN] = {0};
len = HdmiReadSinkEdid(hdmiHandle, edid, HDMI_EDID_MAX_LEN);
if (len <= 0) {
HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid: hdmi read sink edid fail, len = %d.", len);
return HDF_FAILURE;
}
设置音频属性
int32_t HdmiSetAudioAttribute(DevHandle handle, struct HdmiAudioAttr *attr);
表 5 HdmiSetAudioAttribute参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
attr | 结构体指针,音频属性 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
设置音频属性示例:
struct HdmiAudioAttr audioAttr = {0};
int32_t ret;
audioAttr.codingType = HDMI_AUDIO_CODING_TYPE_MP3;
audioAttr.ifType = HDMI_AUDIO_IF_TYPE_I2S;
audioAttr.bitDepth = HDMI_ADIO_BIT_DEPTH_16;
audioAttr.sampleRate = HDMI_SAMPLE_RATE_8K;
audioAttr.channels = HDMI_AUDIO_FORMAT_CHANNEL_3;
ret = HdmiSetAudioAttribute(handle, &audioAttr);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiSetAudioAttribute: hdmi set audio attribute fail!, ret:%d", ret);
return ret;
}
设置视频属性
int32_t HdmiSetVideoAttribute(DevHandle handle, struct HdmiVideoAttr *attr);
表 6 HdmiSetVideoAttribute参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
attr | 结构体指针,视频属性 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
设置视频属性示例:
struct HdmiVideoAttr videoAttr = {0};
int32_t ret;
videoAttr.colorSpace = HDMI_COLOR_SPACE_YCBCR444;
videoAttr.colorimetry = HDMI_COLORIMETRY_EXTENDED;
videoAttr.extColorimetry = HDMI_EXTENDED_COLORIMETRY_BT2020_CONST_LUM;
videoAttr.quantization = HDMI_QUANTIZATION_RANGE_FULL;
ret = HdmiSetVideoAttribute(handle, &videoAttr);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiSetVideoAttribute: hdmi set video attribute fail, ret:%d.", ret);
return ret;
}
设置HDR属性
int32_t HdmiSetHdrAttribute(DevHandle handle, struct HdmiHdrAttr *attr);
表 7 HdmiSetHdrAttribute参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
attr | 结构体指针,HDR属性 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
设置HDR属性示例:
struct HdmiHdrAttr hdrAttr = {0};
int32_t ret;
hdrAttr.mode = HDMI_HDR_MODE_CEA_861_3;
hdrAttr.userMode = HDMI_HDR_USERMODE_DOLBY;
hdrAttr.eotfType = HDMI_EOTF_SMPTE_ST_2048;
hdrAttr.metadataType = HDMI_DRM_STATIC_METADATA_TYPE_1;
hdrAttr.colorimetry = HDMI_HDR_EXTENDED_COLORIMETRY_XV_YCC_709;
ret = HdmiSetHdrAttribute(handle, &hdrAttr);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiSetHdrAttribute: hdmi set hdr attribute fail, ret:%d", ret);
return ret;
}
设置HDMI声音图像消隐
int32_t HdmiAvmuteSet(DevHandle handle, bool enable);
表 8 HdmiAvmuteSet参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
enable | 布尔值,使能/去使能avmute |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
设置声音图像消隐示例:
int32_t ret;
ret = HdmiAvmuteSet(hdmiHandle, true);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiAvmuteSet: hdmi avmute set fail, ret:%d", ret);
return ret;
}
设置色彩深度
int32_t HdmiDeepColorSet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor color);
表 9 HdmiDeepColorSet参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
color | 枚举类型,色彩深度 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 设置成功 |
负数 | 设置失败 |
设置色彩深度示例:
int32_t ret;
ret = HdmiDeepColorSet(handle, HDMI_DEEP_COLOR_48BITS);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiDeepColorSet: hdmi deep color set fail, ret:%d.", ret);
return ret;
}
获取色彩深度
int32_t HdmiDeepColorGet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor *color);
表 10 HdmiDeepColorGet参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
color | 枚举类型指针,色彩深度 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 获取成功 |
负数 | 获取失败 |
获取色彩深度示例:
enum HdmiDeepColor color;
int32_t ret;
ret = HdmiDeepColorGet(handle, &color);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet: hdmi deep color get fail, ret:%d", ret);
return ret;
}
启动HDMI传输
int32_t HdmiStart(DevHandle handle);
表 11 HdmiStart参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 启动成功 |
负数 | 启动失败 |
启动HDMI传输示例:
int32_t ret;
ret = HdmiStart(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiStart: start transmission fail, ret:%d", ret);
return ret;
}
停止HDMI传输
int32_t HdmiStop(DevHandle handle);
表 12 HdmiStop参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 停止成功 |
负数 | 停止失败 |
停止HDMI传输示例:
int32_t ret;
ret = HdmiStop(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiStop: stop transmission fail, ret:%d.", ret);
return ret;
}
注销热插拔检测回调函数
int32_t HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle);
表 13 HdmiUnregisterHpdCallbackFunc参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
返回值 | 返回值描述 |
HDF_SUCCESS | 注销成功 |
负数 | 注销失败 |
注销热插拔检测回调函数示例:
int32_t ret;
ret = HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("HdmiUnregisterHpdCallbackFunc:unregister fail, ret:%d.", ret);
return ret;
}
关闭HDMI控制器
void HdmiClose(DevHandle handle);
表 14 HdmiClose参数和返回值描述
参数 | 参数描述 |
---|---|
handle | DevHandle类型,HDMI控制器句柄 |
关闭HDMI控制器示例:
HdmiClose(hdmiHandle);
使用实例
本例程以操作开发板上的HDMI设备为例,详细展示HDMI接口的完整使用流程。
本例拟在Hi3516DV300开发板上对虚拟驱动进行简单的传输操作:
-
SOC:hi3516dv300。
-
HDMI控制器:使用0号HDMI控制器。
示例如下:
#include "hdmi_if.h" /* HDMI标准接口头文件 */
#include "hdf_log.h" /* 标准日志打印头文件 */
#include "osal_time.h" /* 标准延迟&睡眠接口头文件 */
/* 热插拔回调函数 */
static void HdmiHpdHandle(void *data, bool hpd)
{
if (data == NULL) {
HDF_LOGE("priv data is NULL");
return;
}
if (hpd == true) {
HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot plug");
/* 调用者添加相关处理 */
} else {
HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");
/* 调用者添加相关处理 */
}
}
/* 设置HDMI相关属性 */
static int32_t TestHdmiSetAttr(DevHandle handle)
{
enum HdmiDeepColor color;
struct HdmiVideoAttr videoAttr = {0};
struct HdmiAudioAttr audioAttr = {0};
struct HdmiHdrAttr hdrAttr = {0};
int32_t ret;
ret = HdmiDeepColorSet(handle, HDMI_DEEP_COLOR_48BITS);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiDeepColorSet failed.");
return ret;
}
ret = HdmiDeepColorGet(handle, &color);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet failed.");
return ret;
}
HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet successful, color = %d.", color);
videoAttr.colorSpace = HDMI_COLOR_SPACE_YCBCR444;
videoAttr.colorimetry = HDMI_COLORIMETRY_EXTENDED;
videoAttr.extColorimetry = HDMI_EXTENDED_COLORIMETRY_BT2020_CONST_LUM;
videoAttr.quantization = HDMI_QUANTIZATION_RANGE_FULL;
ret = HdmiSetVideoAttribute(handle, &videoAttr);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiSetVideoAttribute failed.");
return ret;
}
audioAttr.codingType = HDMI_AUDIO_CODING_TYPE_MP3;
audioAttr.ifType = HDMI_AUDIO_IF_TYPE_I2S;
audioAttr.bitDepth = HDMI_ADIO_BIT_DEPTH_16;
audioAttr.sampleRate = HDMI_SAMPLE_RATE_8K;
audioAttr.channels = HDMI_AUDIO_FORMAT_CHANNEL_3;
ret = HdmiSetAudioAttribute(handle, &audioAttr);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiSetAudioAttribute failed.");
return ret;
}
hdrAttr.mode = HDMI_HDR_MODE_CEA_861_3;
hdrAttr.userMode = HDMI_HDR_USERMODE_DOLBY;
hdrAttr.eotfType = HDMI_EOTF_SMPTE_ST_2048;
hdrAttr.metadataType = HDMI_DRM_STATIC_METADATA_TYPE_1;
hdrAttr.colorimetry = HDMI_HDR_EXTENDED_COLORIMETRY_XV_YCC_709;
ret = HdmiSetHdrAttribute(handle, &hdrAttr);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiSetHdrAttribute failed.");
return ret;
}
return 0;
}
/* HDMI例程总入口 */
static int32_t TestCaseHdmi(void)
{
DevHandle handle = NULL;
int32_t ret;
struct HdmiHpdCallbackInfo info = {0};
uint8_t data[128] = {0};
HDF_LOGD("HdmiAdapterInit: successful.");
handle = HdmiOpen(0);
if (handle == NULL) {
HDF_LOGE("HdmiOpen failed.");
return ret;
}
info.data = handle;
info.callbackFunc = HdmiHpdHandle;
ret = HdmiRegisterHpdCallbackFunc(handle, &info);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiRegisterHpdCallbackFunc failed.");
return ret;
}
ret = HdmiReadSinkEdid(handle, data, 128);
if (ret <= 0) {
HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid failed.");
return ret;
}
HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid successful, data[6] = %d, data[8] = %d.", data[6], data[8]);
ret = TestHdmiSetAttr(handle);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("TestHdmiSetAttr failed.");
return ret;
}
ret = HdmiStart(handle);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiStart failed.");
return ret;
}
OsalMSleep(1000);
ret = HdmiStop(handle);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiStop failed.");
return ret;
}
ret = HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(handle);
if (ret != 0) {
HDF_LOGE("HdmiUnregisterHpdCallbackFunc failed.");
return ret;
}
HdmiClose(handle);
return 0;
}
最后
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