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HDMI技術(shù)在汽車(chē)設計中的應用
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時(shí)間：2014-01-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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簡(jiǎn)介：
播放高清內容（例如藍光光盤(pán)上的電影）需要很高的處理能力，而當前汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中的現有處理器通常不具備這種處理能力。借助HDMI行業(yè)標準，汽車(chē)制造商可以更加快速和輕松地集成汽車(chē)高清電影播放功能。此類(lèi)系統可以采用汽車(chē)級藍光驅動(dòng)器，該驅動(dòng)器使用HDMI規范中所列的E型電纜和連接器進(jìn)行連接。由于HDMI標準可為同步音頻（包括多通道高清音頻格式）和視頻傳輸提供內容保護，因此不需要通過(guò)其他網(wǎng)絡(luò )或音頻總線(xiàn)，與音頻放大器單獨連接。
藍光播放器的播放功能只是HDMI在汽車(chē)行業(yè)的一種應用。越來(lái)越多的乘客以及駕駛員，都希望將自己的移動(dòng)設備連接至汽車(chē)信息娛樂(lè )系統。在不久的將來(lái)，智能手機有望成為娛樂(lè )中心，顯著(zhù)降低汽車(chē)信息娛樂(lè )系統的處理要求、復雜性和成本。智能手機的設計周期遠短于汽車(chē)信息娛樂(lè )系統，如果智能手機成為設備中樞，可以確保最新消費型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成果能夠迅速應用于汽車(chē)信息娛樂(lè )系統。HDMI能夠提供高質(zhì)量的無(wú)壓縮饋送，因此非常適合將移動(dòng)設備連接至汽車(chē)信息娛樂(lè )系統。對于汽車(chē)行業(yè)而言，HDMI電纜具有低噪聲耦合，不易受車(chē)內其他設備的影響。 
圖1：汽車(chē)設計中的HDMI應用
圖1汽車(chē)設計中的HDMI應用示例。音響主機（汽車(chē)信息娛樂(lè )系統的主控制器）有兩個(gè)HDMI輸入、一個(gè)音頻輸出、一個(gè)顯示屏視頻輸出。HDMI接收器(Rx)解碼來(lái)自?xún)蓚€(gè)HDMI輸入的視頻并提取音頻。音頻轉換為模擬信號并連接至揚聲器。第一個(gè)HDMI輸入連接至安裝的藍光播放器，該播放器可能位于汽車(chē)的后備箱。第二個(gè)HDMI輸入提供與配備HDMI的便攜式媒體設備的連接，這些設備包括智能手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相機和攝像機等。
HDMI接口普遍應用于消費類(lèi)電子設備中，但如何將它集成到汽車(chē)應用？
雖然HDMI接口當前已經(jīng)廣泛應用于各種家庭娛樂(lè )設備，但汽車(chē)應用卻向使用HDMI接口的設計提出了全新挑戰。汽車(chē)應用可能包括開(kāi)放系統或封閉系統。開(kāi)放系統允許連接消費型設備，例如智能電話(huà)或平板電腦。封閉系統則允許汽車(chē)娛樂(lè )系統內部的專(zhuān)用模塊互連。
封閉系統可以交流耦合，以提供電池短路(STB)和接地短路(STG)保護。雖然這一點(diǎn)在當前HDMI規范中沒(méi)有說(shuō)明，但它提供了常見(jiàn)汽車(chē)應用問(wèn)題的巧妙解決方案。如果HDMI電纜出現了故障情況，發(fā)生電池短路或接地短路，HDMI接收器和發(fā)送器IC應該不會(huì )受到損壞。在HDMI接口中使用的信號電平是3.3V和5V，因此汽車(chē)電池正端(12V)短路通常會(huì )損壞HDMI接收器和發(fā)送器。如果HDMI接口交流耦合，則HDMI Rx和Tx之間的共模電壓不會(huì )損壞IC。此外，還需要一個(gè)過(guò)壓保護電路來(lái)保護HDMI DDC線(xiàn)路，因為這些線(xiàn)路不能交流耦合。圖2顯示如何實(shí)施STB和STG保護的高電平示例。HDMI Tx和HDMI Rx交流耦合電路設計為成對使用。 
圖2：HDMI的STB和STG保護CCT框圖
PCB設計注意事項
在為HDMI TMDS線(xiàn)路添加STB保護電路時(shí)，我們面臨的一個(gè)很大難題是不能影響線(xiàn)路性能或其匹配阻抗。為了滿(mǎn)足兼容性要求，建議讓STB保護電路盡可能接近HDMI TMDS走線(xiàn)。這樣可以最大程度減小走線(xiàn)之外的分支線(xiàn)長(cháng)度，并降低由于分支線(xiàn)而產(chǎn)生反射的可能性。
如何在HDMI TX上實(shí)施交流耦合？
圖3顯示在HDMI Tx TMDS線(xiàn)路上實(shí)施交流耦合可以使用的一種電路。交流耦合電容提供STB和STG隔離，并且應當在TMDS頻率下視為短路。必須能耐受18V直流電壓。由于汽車(chē)電池的輸出通常為12V，交流發(fā)電機輸出約為14.5V，因此STB測試通常使用18V電壓，以提供一些安全裕量。
HDMI Tx切換電流源，需要為3.3V電壓提供上拉電阻。這里顯示了100 Ω上拉電阻的作用。TMDS線(xiàn)路差分對的每條線(xiàn)路必須具有50Ω的交流阻抗。此處未顯示該阻抗，但在下游HDMI Rx有第二個(gè)50Ω串聯(lián)內部上拉電阻。將100Ω上拉電阻與兩個(gè)50Ω電阻（相互串聯(lián)）并聯(lián)，總阻抗為50Ω。
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