Harmony鸿蒙南向驱动开发-HDMI接口使用

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。

  • 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

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

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
numberint16_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
handleDevHandle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
handleDevHandle类型,HDMI控制器句柄
bufferuint8_t类型指针,数据缓冲区
lenuint32_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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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
handleDevHandle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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总结

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一、条件函数 IF 条件函数 IF函数是最常用到的条件函数&#xff0c;写法为 if(xn,a,b)&#xff0c;xn代表判断条件&#xff0c;如果xn时&#xff0c;那么结果返回a&#xff0c;否则返回b。 -- 把非北京大学的用户统一归为其他大学 Select device_id,if(university ‘北京大…

51-基于GitHubActions的CI实战

在Go项目开发中&#xff0c;我们要频繁地执行静态代码检查、测试、编译、构建等操作。如果每一步我们都手动执行&#xff0c;效率低不说&#xff0c;还容易出错。所以&#xff0c;我们通常借助CI系统来自动化执行这些操作。 当前业界有很多优秀的CI系统可供选择&#xff0c;例…

✌2024/4/3—力扣—无重复字符的最长子串

代码实现&#xff1a; 解法一&#xff1a;暴力法 int lengthOfLongestSubstring(char *s) {int hash[256] {0};int num 0;for (int i 0; i < strlen(s); i) {int count 0;for (int j i; j < strlen(s); j) {if (hash[s[j]] 0) {hash[s[j]];count;num num > cou…

基于 WebRTC 实现的点对点文件传输和音视频聊天工具 | 开源日报 No.220

tl-open-source/tl-rtc-file Stars: 2.1k License: MIT tl-rtc-file 是一个基于 WebRTC 的文件传输工具&#xff0c;支持跨终端、不限平台的在线文件传输。它提供了丰富的功能和特性&#xff1a; 分片传输&#xff1a;支持大型文件的分片传输&#xff0c;确保高效稳定地完成上…

OSPF的P2P和Broadcast

OSPF为什么会有P2P和BROADCAST两种类型 OSPF&#xff08;开放最短路径优先&#xff09;协议中存在P2P&#xff08;点对点&#xff09;和BROADCAST&#xff08;广播多路访问&#xff09;两种网络类型&#xff0c;主要是为了适应不同类型的网络环境和需求。具体分析如下&#xf…

Prototype 原型

意图 用原型实例指定创建对象的种类&#xff0c;并且通过复制这些原型创建新的对象。 结构 Prototype声明一个复制自身的接口。ConcretePrototype实现一个复制自身的操作。Client让一个原型复制自身从而创建一个新的对象。 适用性 当一个系统应该独立于他的产品创建、构成和…

设备基础命令,路由基础

直连路由 静态路由 动态路由 根据路由器学习路由信息、生成并维护路由表的方法包括直连路由(Direct)、静态路由(Static)和动态路由(Dynamic)。直连路由&#xff1a;路由器接口所连接的子网的路由方式称为直连路由&#xff1b;非直连路由&#xff1a;通过路由协议从别的路由器…