紫光同创FPGA入门指导：HDMI——紫光盘古系列50K开发板实验教程

DMI 输入接口采用宏晶微 MS7200 HMDI 接收芯片，HDMI 输出接口采用宏晶微 MS7210 HMDI发送芯片。芯片兼容 HDMI1.4b 及以下标准视频的 3D 传输格式，最高分辨率高达 4K@30Hz，最高采样率达到 300MHz，支持 YUV 和 RGB 之间的色彩空间转换，数字接口支持 YUV 及 RGB 格式。

MS7200 和 MS7210 的 IIC 配置接口与 FPGA 的 IO 相连，通过 FPGA 的编程来对芯片进行初始化和配置操作。

MES50HP 开发板上将 MS7200 的 SA 管脚下拉到地，故 IIC 的 ID 地址为 0x56，将 MS7210 的SA 管脚上拉到电源电压，故 IIC 的 ID 地址为 0xB2（详情请查看“MES50HP 开发板硬件使用手册”）。

一、实验目的

实验 1：MES50HP 开发板通过 HDMI 在屏幕上显示彩条；

实验 2. MES50HP 开发板 HDMI IN 接收，通过 HDMI OUT 实现环路输出；

二、实验原理

a.显示原理

下图表示一个 8*8 像素的画面，图中每个格子表示一个像素点，显示图像时像素点快速点亮的过程按表格中编号的顺序逐个点亮，从左到右，从上到下，按图中箭头方向的“Z”字形顺序。

以上图为例，每行 8 个像素点，每完成一行信号的传输，会转到下一行信号传输，直到完成第 8 行数据的传输，就完成了一个画面的数据传输了，一个画面也称为一场或一帧，显示每秒中刷新的帧数称为帧率。比如 1920*1080P 像素，就是 1 行有效像素点 1920，一场有效行为1080 行。

每个像素点的像素值数据，对应每个像素点的颜色。常见的像素值表示格式比如：RGB888，RGB 分别代表：红 R,绿 G，蓝 B，888 是指 R、G、B 分别有 8bit，也就是 R、G、B 每一色光有28=256 级阶调，通过 RGB 三色光的不同组合，一个像素上最多可显示 24 位的256256256=16,777,216 色。

像素数据源源不断输送进来，行、场的切换通过行场同步信号来控制，即 hsync（行同步）和 vsync（场同步信号）。

上图中 Addressable 部分内容是在显示器中可看到的区域，像素点是否有效通过 DE 信号标识；Border 可理解为显示黑边或者显示边框，通常 Border 显示的像素值是 0（黑色）。行、场切换过程都是在用户感受不到的区域进行的，这个区域就是 Blanking 部分，称为消隐区间。同步信号上升沿表示新的一行/一场开始，Hsync 对应行，Vsync 对应场。

彩条产生：

本实验采用 1920*1080@60 的视频规格，详细时序参数如下：

（其他视频规格参数详情请查阅： MES50HP_v1\7_doc\VESA）

HDMI 显示的数据源采用 verilog 编写的显示时序产生模块 sync_vg 实现上图的时序，彩条生成模块 pattern_vg 根据像素点所在位置，即列数和行数确定像素值，实现彩条图案。

彩条按照每行均匀分成 8 部分，根据每行的像素点数的范围对像素值设置成对应的颜色，实现彩条信号。

b.HDMI_PHY 配置

MS7200 为 HMDI 接收芯片，MS7210 为 HMDI 发送芯片，芯片的 IIC 配置接口已与 FPGA 的IO 相连，芯片正常使用需要通过 FPGA 的对芯片进行初始化和配置操作。

hdmi_loop 例程包含对 MS7200 和 MS7210 的配置模块 ms72xx_ctl，已将 MS7200 和 MS7210配置成 1920*1080@60 RGB888 模式，配置流程参考源码，用户可例化模块 ms72xx_ctl 使用，。

三、实验源码设计

实验 1： hdmi_test

HDMI 输出彩条显示例程，分成 4 个模块，时钟模块 pll、MS7210 配置模块 ms72xx_ctl、显示时序产生模块 sync_vg、彩条生成模块 pattern_vg，以下为模块拓扑图，源码详情请查看

demo。