轻松使用HDMI：HDMI-VGA和VGA-HDMI转换器

表2. 最常用的VESA和CEA-861标准(p = 逐行;i = 隔行)

HDMI2VGA和VGA2HDMI转换器的重要要求是确保视频源发送的信号符合正确的视频标准。这是通过提供一个具有适当EDID内容的视频源来实现的。一旦收到，就可以将正确的视频标准转换为最终HDMI或VGA标准。

图2和图3中的功能框图显示了HDMI2VGA和VGA2HDMI转换的相应过程。HDMI2VGA转换器假设HDMI Rx内置EDID。

图2. 具有音频提取功能的HDMI2VGA转换器

图3. VGA2HDMI转换器

工作原理

VGA2HDMI:VGA源从接收器读取EDID内容，利用DDC线路通道获取支持的时序列表，然后视频源开始发送视频流。VGA电缆具有RGB信号和独立的水平(HSYNC)与垂直(VSYNC)同步信号。下游VGA ADC锁定HSYNC以重新产生采样时钟。VGA解码器将输入的同步信号与时钟对齐。

数据使能(DE)信号指示视频的有效区域。VGA ADC并不输出此信号，它是HDMI信号编码的强制要求。DE的逻辑高电平部分表示有效像素，或者说视频信号的可视部分。DE的逻辑低电平部分表示视频信号的消隐部分。

图4. 水平DE生成

图5. 垂直DE生成

DE信号对于产生有效HDMI流至关重要。如果没有DE信号，可以通过HDMI发送器(Tx)来补偿，它能重新生成DE信号。现代HDMI发送器可以利用若干参数设置，如HSYNC延迟、VSYNC延迟、有效宽度和有效高度等，从HSYNC和VSYNC输入产生DE信号(如图4和图5所示)，确保兼容HDMI信号传输。

HSYNC延迟定义从HSYNC前沿到DE前沿的像素数。VSYNC延迟定义VSYNC和DE前沿之间的HSYNC脉冲数。有效宽度表示有效水平像素数，有效高度表示有效视频的行数。DE生成功能也可用于显示功能，例如使有效视频区域处于屏幕的中央。

显示位置调整是VGA输入的强制要求。数字化模拟输入信号的第一个和最后一个像素不得靠近任何HSYNC/VSYNC脉冲或与之重合。DE信号低电平期间(如垂直或水平消隐间隔)用于发送额外的HDMI数据和音频数据包，不得违反要求。ADC采样阶段可能会引起这种不对齐现象。屏幕可视区域中的黑条可能意味着有效区域不对齐。对于复合视频广播信号(CVBS)，此现象可通过过扫描5%到10%进行校正。

VGA旨在显示整个有效区域，不落下任何区域。画面不会过扫描，因此显示位置调整对于VGA转HDMI很重要。最佳情况下，黑条可以被自动识别，图像可以自动调整到最终屏幕的中央，或者根据回读信息手动调整。如果VGA ADC连接到后端定标器，有效视频将能正确地与整个可视区域重新对齐。

然而，使用定标器解决有效视频区域不对齐问题会提高设计成本及相关风险。例如，利用定标器和视频图案，有效区域内一个小白框周围的黑色区域可能会被视为无用棒而予以消除有效区域内一个小白框周围的黑色区域可能会被视为无用条而予以消除。黑色区域消除后，白框就变为纯白色背景。另一方面，半白半黑图像会产生失真。为了防止此类不当失真，必须采取某种预防机制。

HDMI Tx一旦锁定并重新产生DE信号，就会向HDMI接收器(如电视等)发送视频流。与此同时，片上音频器件，如音频编解码器等，也可以通过I2S、S/PDIF或DSD向HDMI Tx发送音频流。HDMI的优势之一是可以同时发送视频和音频。

VGA2HDMI转换板上电且源和接收器连接后，MCU应通过HDMI Tx DDC线回读HDMI接收器的EDID内容。MCU应将EDID的前128字节略微更改后复制到VGA DDC通道的EEPROM，因为VGA DDC通道一般不支持用于HDMI的CEA扩展。表3列出了需要的更改。