HDMI Intel® FPGA IPユーザーガイド

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ID 683798
日付 12/04/2023
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ドキュメント目次
ドキュメント目次 x
1. HDMI Intel® FPGA IPクイック・リファレンス 2. HDMIの概要 3. HDMI Intel® FPGA IPの利用開始にあたって 4. HDMIのハードウェア・デザイン例 5. HDMIのソース 6. HDMIのシンク 7. HDMIのパラメーター 8. HDMIシミ​​ュレーション例 9. レジスター 10. HDMI Intel® FPGA IPユーザーガイド・アーカイブ 11. HDMI Intel® FPGA IPユーザーガイド改訂履歴
1. HDMI Intel® FPGA IPクイック・リファレンス x
1.1. 用語と頭字語
2. HDMIの概要 x
2.1. リリース情報 2.2. デバイスファミリーのサポート 2.3. 機能のサポート 2.4. リソース使用率
3. HDMI Intel® FPGA IPの利用開始にあたって x
3.1. インテルFPGA IPコアのインストールとライセンス 3.2. IPのパラメーターとオプションの指定
3.1. インテルFPGA IPコアのインストールとライセンス x
3.1.1. Intel® FPGA IP Evaluation Mode
4. HDMIのハードウェア・デザイン例 x
4.1. HDMIハードウェア・デザイン例 ( インテル® Arria® 10、 インテル® Cyclone® 10 GX、 インテル® Stratix® 10、 Agilex® 7 Fタイルデバイス) 4.2. HDMIでのHDCPデザイン例 ( インテル® Arria® 10および インテル® Stratix® 10デバイス) 4.3. HDMIハードウェア・デザイン例 (Arria VおよびStratix Vデバイス)
4.3. HDMIハードウェア・デザイン例 (Arria VおよびStratix Vデバイス) x
4.3.1. HDMIハードウェア・デザインのコンポーネント 4.3.2. HDMIハードウェア・デザインの要件 4.3.3. デザインのウォークスルー
4.3.1. HDMIハードウェア・デザインのコンポーネント x
4.3.1.1. トランシーバー・ネイティブPHY (RX) 4.3.1.2. PLL Intel FPGA IPコア 4.3.1.3. PLL Reconfig Intel FPGA IPコア 4.3.1.4. マルチレート・リコンフィグレーション・コントローラー (RX) 4.3.1.5. オーバーサンプラー (RX) 4.3.1.6. DCFIFO 4.3.1.7. シンクのDisplay Data Channel (DDC) およびStatus and Control Data Channel (SCDC) 4.3.1.8. トランシーバー・リコンフィグレーション・コントローラー 4.3.1.9. VIPのバイパスとオーディオ、補助、およびInfoFrameバッファー 4.3.1.10. トランシーバー・ネイティブ PHY (TX) 4.3.1.11. トランシーバーPHYリセット・コントローラー 4.3.1.12. オーバーサンプラー (TX) 4.3.1.13. クロックイネーブル・ジェネレーター 4.3.1.14. プラットフォーム・デザイナー・システム
4.3.1.14. プラットフォーム・デザイナー・システム x
4.3.1.14.1. HDMIビデオストリームのVIPパススルー 4.3.1.14.2. ソースのSCDCコントローラー 4.3.1.14.3. ソースのリコンフィグレーション・コントローラー
4.3.3. デザインのウォークスルー x
4.3.3.1. ハードウェアのセットアップ 4.3.3.2. デザインファイルのコピー 4.3.3.3. デザインのビルドとコンパイル 4.3.3.4. 結果の確認
4.3.3.4. 結果の確認 x
4.3.3.4.1. プッシュボタン、DIPスイッチ、およびLEDの機能
5. HDMIのソース x
5.1. ソースの機能の詳細 5.2. ソース・インターフェイス 5.3. ソースのクロックツリー 5.4. リンク・トレーニングの手順 5.5. FRLクロックスキーム 5.6. 有効なビデオデータ 5.7. Support FRL = 0の場合のソースにおけるディープカラー実装 5.8. Support FRL = 1の場合のソースにおけるディープカラー実装 5.9. 可変リフレッシュ・レート (VRR) と自動低遅延モード (ALLM)
5.1. ソースの機能の詳細 x
5.1.1. ソースのスクランブラー、TMDS/TERC4エンコーダー 5.1.2. ソース・ビデオ・リサンプラー 5.1.3. ソースのWindow of Opportunityジェネレーター 5.1.4. ソースの補助パケット・エンコーダー 5.1.5. ソースの補助パケット・ジェネレーター 5.1.6. ソースの補助データパス・マルチプレクサー 5.1.7. ソースの補助コントロール・ポート 5.1.8. ソースのオーディオ・エンコーダー 3Dオーディオ形式 MSTオーディオ形式 5.1.9. HDCP 1.4 TXのアーキテクチャー 5.1.10. HDCP 2.3 TXのアーキテクチャー 5.1.11. FRLパケタイザー 5.1.12. FRL文字ブロックとスーパーブロックのマッピング 5.1.13. リードソロモン (RS) 前方誤り訂正 (FEC) の生成と挿入 5.1.14. FRLスクランブラーとエンコーダー 5.1.15. ソースのFRLリサンプラー 5.1.16. TXのコア-PHY間インターフェイス 5.1.17. I2Cマスター 5.1.18. ピクセルの反復 5.1.19. AXI4-Stream to Clocked Videoコンバーター (AXI2CV) 5.1.20. AXI4-Stream to Clocked Videoコンバーター (AXI2CV) におけるリマッピング 5.1.21. Avalonメモリーマップド・デマルチプレクサー 5.1.22. HDMI TXのレジスター 5.1.23. HDMI TXの割り込み 5.1.24. TX AXI4-Stream補助ブリッジ 5.1.25. TX補助ユーザーパケット 5.1.26. TX AXI4-Stream補助アービター 5.1.27. TX AXI4-Stream補助パケタイザー 5.1.28. TX Avalon-ST補助アービター
5.1.7. ソースの補助コントロール・ポート x
5.1.7.1. ソースのGeneral Control Packet (GCP) 5.1.7.2. ソースのAuxiliary Video Information (AVI) InfoFrameビットフィールド 5.1.7.3. ソースのHDMI Vendor Specific InfoFrame (VSI)
5.1.8. ソースのオーディオ・エンコーダー x
3Dオーディオ形式 MSTオーディオ形式 5.1.8.1. Audio InfoFrame (AI) バンドルのビットフィールド 5.1.8.2. Audio Metadataバンドルのビットフィールド
5.1.16. TXのコア-PHY間インターフェイス x
5.1.16.1. TXオーバーサンプラー 5.1.16.2. クロックイネーブル・ジェネレーター
6. HDMIのシンク x
6.1. シンクの機能の詳細 6.2. シンク・インターフェイス 6.3. シンクのクロックツリー 6.4. リンク・トレーニングの手順 6.5. Support FRL = 0の場合のシンクにおけるディープカラー実装 6.6. Support FRL = 1の場合のシンクにおけるディープカラー実装
6.1. シンクの機能の詳細 x
6.1.1. シンクのワード・アライメントとチャネルデスキュー 6.1.2. シンクのデスクランブラー、TMDS/TERC4デコーダー 6.1.3. シンクの補助デコーダー 6.1.4. シンクにおける補助パケットのキャプチャー 6.1.5. ソースのビデオ・リサンプラー 6.1.6. シンクの補助データポート 6.1.7. シンクのオーディオデコーダー 6.1.8. Status and Control Data Channel (SCDC) インターフェイス 6.1.9. HDCP 1.4 RXのアーキテクチャー 6.1.10. HDCP 2.3 RXのアーキテクチャー 6.1.11. FRLデパケタイザー 6.1.12. シンクのFRL文字ブロックとスーパーブロックのデマッパー 6.1.13. シンクのFRLデスクランブラーとデコーダー 6.1.14. シンクのFRLリサンプラー 6.1.15. RXのコア-PHY間インターフェイス 6.1.16. I2Cスレーブ 6.1.17. I2CおよびEDID RAMブロック 6.1.18. ピクセル反復の解除 6.1.19. クロック入力型のビデオからAXI4ストリームへの (CV2AXI) リマッピング 6.1.20. Clocked Video to AXI4-Streamコンバーター (CV2AXI) 6.1.21. Avalonメモリーマップド・デマルチプレクサー 6.1.22. HDMI RXのレジスター 6.1.23. HDMI RXの割り込み 6.1.24. RX AXI4-Stream補助ブリッジ 6.1.25. RX補助パケットフィルター 6.1.26. RX補助ユーザー・パケタイザー 6.1.27. 可変リフレッシュ・レート (VRR) と自動低遅延モード (ALLM)
6.1.6. シンクの補助データポート x
6.1.6.1. シンクのGeneral Control Packet (GCP) 6.1.6.2. シンクのAuxiliary Video Information (AVI) InfoFrameビットフィールド 6.1.6.3. シンクのHDMI Vendor Specific InfoFrame (VSI)
6.1.7. シンクのオーディオデコーダー x
6.1.7.1. Audio InfoFrame (AI) バンドルのビットフィールド 6.1.7.2. Audio Metadataバンドルのビットフィールド
6.1.15. RXのコア-PHY間インターフェイス x
6.1.15.1. RXオーバーサンプラー
7. HDMIのパラメーター x
7.1. HDMIソースのパラメーター 7.2. HDMIシンクのパラメーター
8. HDMIシミ​​ュレーション例 x
8.1. シミュレーションの概要
9. レジスター x
9.1. HDMIソースのレジスター 9.2. HDMIソースのAXI2CVレジスター 9.3. HDMIシンクのレジスター 9.4. HDMIシンクのCV2AXIレジスター
9.1. HDMIソースのレジスター x
9.1.1. HDMIソースコアのレジスターの概要
9.1.1. HDMIソースコアのレジスターの概要 x
9.1.1.1. STATUS_CONTROL (0x00) 9.1.1.2. IRQ_STATUS (0x01) 9.1.1.3. IRQ_MASK (0x02) 9.1.1.4. VIDEO_FORMAT (0x03) 9.1.1.5. AVI_CONTROL (0x08) 9.1.1.6. AVI_PACKET_DATA0 (0x09) 9.1.1.7. AVI_PACKET_DATA1 (0x0A) 9.1.1.8. AVI_PACKET_DATA2 (0x0B) 9.1.1.9. AVI_PACKET_DATA3 (0x0C) 9.1.1.10. VSI_CONTROL (0x0D) 9.1.1.11. VSI_PACKET_HEADER (0x0E) 9.1.1.12. VSI_PACKET_DATA0 (0x0F) 9.1.1.13. VSI_PACKET_DATA1 (0x10) 9.1.1.14. USER_PACKET_STATUS_CONTROL (0x12) 9.1.1.15. USER_PACKET_HEADER (0x013) 9.1.1.16. USER_PACKET_DATA0 (0x014) 9.1.1.17. USER_PACKET_DATA1 (0x015) 9.1.1.18. USER_PACKET_DATA2 (0x016) 9.1.1.19. USER_PACKET_DATA3 (0x017) 9.1.1.20. USER_PACKET_DATA4 (0x018) 9.1.1.21. USER_PACKET_DATA5 (0x019) 9.1.1.22. USER_PACKET_DATA6 (0x01A) 9.1.1.23. USER_PACKET_DATA7 (0x01B) 9.1.1.24. AUDIO_INFOFRAME_CONTROL (0x20) 9.1.1.25. AUDIO_INFOFRAME_PACKET_DATA0 (0x21) 9.1.1.26. AUDIO_INFOFRAME_PACKET_DATA1 (0x22) 9.1.1.27. AUDIO_METADATA_CONTROL (0x24) 9.1.1.28. AUDIO_METADATA_PACKET_HEADER (0x025) 9.1.1.29. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA0 (0x026) 9.1.1.30. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA1 (0x027) 9.1.1.31. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA2 (0x028) 9.1.1.32. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA3 (0x029) 9.1.1.33. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA4 (0x02A) 9.1.1.34. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA5 (0x02B) 9.1.1.35. SCDC_FRL_CONTROL (0x031)
9.2. HDMIソースのAXI2CVレジスター x
9.2.1. HDMIソースのAXI2CVレジスターの概要 9.2.2. HDMIソースAXI2CVレジスターの説明
9.2.2. HDMIソースAXI2CVレジスターの説明 x
9.2.2.1. STATUS (0x50) 9.2.2.2. VIDEO_MODE_MATCH (0x51) 9.2.2.3. VIDEO_MODE_BANK_SELECT (0x53) 9.2.2.4. VIDEO_MODE_CONTROL (0x54) 9.2.2.5. VIDEO_MODE_SAMPLE_COUNT (0x55) 9.2.2.6. VIDEO_MODE_F0_LINE_COUNT (0x56) 9.2.2.7. VIDEO_MODE_F1_LINE_COUNT (0x57) 9.2.2.8. VIDEO_MODE_HORIZONTAL_FRONT_PORCH (0x58) 9.2.2.9. VIDEO_MODE_HORIZONTAL_SYNC_LENGTH (0x59) 9.2.2.10. VIDEO_MODE_HORIZONTAL_BLANKING (0x5A) 9.2.2.11. VIDEO_MODE_VERTICAL_FRONT_PORCH (0x5B) 9.2.2.12. VIDEO_MODE_VERTICAL_SYNC_LENGTH (0x5C) 9.2.2.13. VIDEO_MODE_VERTICAL_BLANKING (0x5D) 9.2.2.14. VIDEO_MODE_F0_VERTICAL_FRONT_PORCH (0x5E) 9.2.2.15. VIDEO_MODE_F0_VERTICAL_SYNC_LENGTH (0x5F) 9.2.2.16. VIDEO_MODE_F0_VERTICAL_BLANKING (0x60) 9.2.2.17. VIDEO_MODE_ACTIVE_PICTURE_LINE (0x61) 9.2.2.18. VIDEO_MODE_F0_VERTICAL_RISING (0x62) 9.2.2.19. VIDEO_MODE_FIELD_RISING (0x63) 9.2.2.20. VIDEO_MODE_FIELD_FALLING (0x64) 9.2.2.21. VIDEO_MODE_HORIZONTAL_SYNC_POLARITY (0x6B) 9.2.2.22. VIDEO_MODE_VERTICAL_SYNC_POLARITY (0x6C) 9.2.2.23. VIDEO_MODE_VALID (0x6D)
9.3. HDMIシンクのレジスター x
9.3.1. HDMIシンクのレジスターの概要
9.3.1. HDMIシンクのレジスターの概要 x
9.3.1.1. STATUS (0x01) 9.3.1.2. IRQ_STATUS (0x02) 9.3.1.3. IRQ_MASK (0x03) 9.3.1.4. HOTPLUG (0x04) 9.3.1.5. LINK_MODE (0x05) 9.3.1.6. VIDEO_COLOUR (0x06) 9.3.1.7. AVI_PACKET_DATA0 (0x0C) 9.3.1.8. AVI_PACKET_DATA1 (0x0D) 9.3.1.9. AVI_PACKET_DATA2 (0x0E) 9.3.1.10. AVI_PACKET_DATA3 (0x0F) 9.3.1.11. USER_PACKET_FILTER (0x10) 9.3.1.12. USER_BUFFER_STATUS_CONTROL (0x11) 9.3.1.13. USER_BUFFER_LEVEL (0x12) 9.3.1.14. USER_BUFFER_DATA (0x13) 9.3.1.15. AUX_PACKET_FILTER (0x14) 9.3.1.16. AUDIO_INFOFRAME_PACKET_DATA0 (0x21) 9.3.1.17. AUDIO_INFOFRAME_PACKET_DATA1 (0x22) 9.3.1.18. AUDIO_METADATA_PACKET_HEADER (0x25) 9.3.1.19. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA0 (0x26) 9.3.1.20. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA1 (0x27) 9.3.1.21. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA2 (0x28) 9.3.1.22. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA3 (0x29) 9.3.1.23. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA4 (0x2A) 9.3.1.24. AUDIO_METADATA_PACKET_DATA5 (0x2B) 9.3.1.25. VSI_PACKET_DATA0 (0x2C) 9.3.1.26. VSI_PACKET_DATA1 (0x2D) 9.3.1.27. SCDC_FRL_STATUS (0x2E) 9.3.1.28. SCDC_FRL_CONTROL (0x2F)
9.4. HDMIシンクのCV2AXIレジスター x
9.4.1. HDMIシンクのCV2AXIレジスターの概要 9.4.2. HDMIシンクCV2AXIレジスターの説明
9.4.2. HDMIシンクCV2AXIレジスターの説明 x
9.4.2.1. STATUS (0x50) 9.4.2.2. ACTIVE SAMPLE COUNT (0x52) 9.4.2.3. F0_ACTIVE_LINE_COUNT (0x53) 9.4.2.4. F1_ACTIVE_LINE_COUNT (0x54) 9.4.2.5. TOTAL_SAMPLE_COUNT (0x55) 9.4.2.6. F0_TOTAL_LINE_COUNT (0x56) 9.4.2.7. F1_TOTAL_LINE_COUNT (0x57) 9.4.2.8. COLOR_PATTERN (0x5C) 9.4.2.9. CONTROL (0x64)
1. HDMI Intel® FPGA IPクイック・リファレンス
2. HDMIの概要
3. HDMI Intel® FPGA IPの利用開始にあたって
4. HDMIのハードウェア・デザイン例
5. HDMIのソース
6. HDMIのシンク
7. HDMIのパラメーター
8. HDMIシミ​​ュレーション例
9. レジスター
10. HDMI Intel® FPGA IPユーザーガイド・アーカイブ
11. HDMI Intel® FPGA IPユーザーガイド改訂履歴

5.1.8. ソースのオーディオ・エンコーダー

オーディオ・トランスポートでは、次の4つのパケットタイプを使用することができます。
  • Audio Clock Regeneration
  • Audio InfoFrame
  • Audio Metadata
  • Audio Sample
Audio Clock Regenerationパケットには、CTSおよびNの値が含まれています。
注: これらの値を指定する際は、TMDSモードの場合は HDMI 1.4b Specification, Section 7.2.1 - 7.2.3 および HDMI 2.0b Specification, Section 9.2.1 で示されている推奨事項に従い、FRLの場合は HDMI 2.1 Specification, Section 9.2.2 で示されている推奨事項に従います。

コアは、このパケットがミリ秒ごとに送信されるようにスケジュールします。タイムスタンプ・スケジューラーでは、audio_clk と N の値を使用して1ミリ秒の間隔を決定します。オーディオデータはDCFIFOでキューになります。また、コアはDCFIFOを使用して、クロックを ls_clk (Support FRL をオフにしている場合)、または vid_clk (Support FRL をオンにしている場合) に同期させます。Audio Packetizerでは、指定されているオーディオ形式 (詳細は HDMI 1.4b Specification Section 5.3.4 を参照) に従いオーディオデータをAudio Sampleパケットにパッキングします。Audio Sampleパケットには、必要なオーディオ・サンプルクロックに基づき最大4つのオーディオサンプルを含めることができます。コアは、補助パケットストリームに使用可能なスロットがある場合はかならず、Audio Sampleパケットを送信します。

コアでは、ペイロード・データ・パケットタイプを audio_format[3:0] 信号から特定します。

表 27.  サポートされている audio_format[3:0] の定義
値 名称 詳細
0

Linear Pulse-Code Modulation (LPCM)

 パケットタイプ0x02を使用してペイロードデータを転送
4

3D Audio (LPCM)

 パケットタイプ0x0Bを使用してペイロードデータを転送
6

Multi-Stream (MST) Audio for LPCM

 パケットタイプ0x0Eを使用してペイロードデータを転送
その他 – 予約済み

32ビットのオーディオデータは、IEC-60958規格でパッキングされます。最下位ワードは左チャネルのサンプルです。

図 24. オーディオデータのパッキング

audio_data ポートは常に256ビットの固定値です。LPCM形式では、コアで最大8チャネルのオーディオデータを送信することができます。

  • チャネル1のオーディオデータは audio_data[31:0] にあります。
  • チャネル2のオーディオデータは audio_data[63:32] にあります (以降も同様)。

SP (Sample Present) ビットにより、2チャネルレイアウトと8チャネルレイアウトのどちらを使用するかを決定します。チャネル2から7で1つ以上のSPビットがHighの場合、コアでは8チャネルレイアウトを使用します。それ以外の場合は、コアでは2チャネルレイアウトを使用します。SPビットが0の場合、コアは他のすべてのフィールドを無視します。

デザインで audio_clk ポートの周波数が実際のオーディオ・サンプルクロックよりも高い場合は、コアには audio_de ポートが必要です。audio_de ポートはオーディオデータを修飾します。audio_clk が実際のオーディオ・サンプルクロックである場合、audio_de 信号を1に結び付けることができます。オーディオチャネルが8よりも少ない場合は、未使用のオーディオチャネルのそれぞれのオーディオデータに0を挿入します。

補助データポートのAudio Clock RegenerationパケットとAudio Sampleパケットは、コアでフィルタリングされません。シンクから補助データストリームをループバックする場合は、これらのパケットを外部でフィルタリングする必要があります。

3Dオーディオ形式

3D形式の場合、コアでは最大32チャネルのオーディオデータを送信し、その際に8チャネルの4つの書き込みを使用します。audio_format[4] をアサートし、各サンプルの最初の8チャネルを示します。オーディオチャネルが8よりも多い場合は、実際のオーディオ・サンプルクロックで audio_clk を駆動しないでください。代わりに、audio_clk を ls_clk で駆動し、audio_data を audio_de で修飾します。

図 25. 3Dオーディオ入力例次の図は、3Dオーディオの3つの例 (32フルチャネル、24チャネル、12チャネル) を示しています。12チャネルの例では、最後のビートの4つの最上位オーディオチャネルは0になります。

MSTオーディオ形式

MST形式の場合、コアでは2、3、または4つのオーディオストリームを送信します。オーディオストリームが4未満の場合は、次の図に示すように、未使用のストリームのそれぞれのオーディオデータを0に設定する必要があります。

図 26. MSTオーディオ入力例

セクションの内容
Audio InfoFrame (AI) バンドルのビットフィールド
Audio Metadataバンドルのビットフィールド

レベル 2 の表題