Forum: FPGA, VHDL & Co. HDMI mit IO pins von FPGA


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von Antti L. (trioflex)


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Es gibt jede menge FPGA boards wo man HDMI direkt mit FPGA IO pins 
macht. In prinzip laufen tut so was OK. Aber wenn man den FPGA board 
ohne strom hat, und der monitor noch an ist dann fliesst relative 
grosses strom von Monitor in das FPGA rein. Das kann man so einfach gar 
nicht vermeiden.

Da sollte man keine Angst haben und ein PTN3363 HDMI treiber einbauen, 
ist zwar ein komponent (QFN32) mehr aber dann ist HDMI sauber. Der 
treiber ist "AC coupled" zu FPGA und "DC coupled" zu HDMI. Kein 
rückstrom!

Ich habe gerade eine solche adapter platine getestet mit HDMI test code 
von fpga4fun - CRUVI-HS HDMI platine CR00240 angesteckt an CR00107 
Spartan-7 board. Das test design funktionierte gleich, bild auf dem 
Monitor da. Das interface zu FPGA sollte mit 1.2V bis 3.3V VCCIO 
kompatible sein. Egal was differential aus dem FPGA rauspusten, der 
treiber macht davon HDMI!

Kurz: wenn sie HDMI mit FPGA pins machen wollen sparen sie nicht mit dem 
HDMI treiber.

von A. F. (chefdesigner)


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Antti L. schrieb:
> und der monitor noch an ist dann fliesst relative
> grosses strom von Monitor in das FPGA rein.
Woher kommt der Strom? Ist das der 5V-Erkennungspin?
Wenn es ein Empfänger ist, sollte doch dort nur ein Leckstrom vom Reiver 
kommen.

Antti L. schrieb:
> CRUVI-HS HDMI platine CR00240
Und die gibt es vermutlich bei Euch zu kaufen?

Warum nicht einfach einen 8,- ADV74xx auf die Platine?

von Antti L. (trioflex)


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Andi F. schrieb:
> Antti L. schrieb:
>> und der monitor noch an ist dann fliesst relative
>> grosses strom von Monitor in das FPGA rein.
> Woher kommt der Strom? Ist das der 5V-Erkennungspin?
> Wenn es ein Empfänger ist, sollte doch dort nur ein Leckstrom vom Reiver
> kommen.
>
Leckstrom kommt durch terminierungs pullup widerstände 8 x 50 Ohm zu 
3.3V in monitor! Wenn man die HDMI clock/data leitungen zu FGPA direkt 
verbindet dann hat man den Leckstrom!

> Antti L. schrieb:
>> CRUVI-HS HDMI platine CR00240
> Und die gibt es vermutlich bei Euch zu kaufen?
sehr bald, ja wir verfügbar sein

>
> Warum nicht einfach einen 8,- ADV74xx auf die Platine?

Konnte nicht schlau werden welchen chip du meinst. Aber der PTN3363 
kostet um die 1 EUR.

von Rick D. (rickdangerus)


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Antti L. schrieb:
> Leckstrom kommt durch terminierungs pullup widerstände 8 x 50 Ohm zu
> 3.3V in monitor! Wenn man die HDMI clock/data leitungen zu FGPA direkt
> verbindet dann hat man den Leckstrom!
Kann man da nicht seriell ein paar Kondensatoren in die Datenleitungen 
einfügen um den DC-Pfad zu unterbinden?

von Antti L. (trioflex)


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Rick D. schrieb:
> Antti L. schrieb:
>> Leckstrom kommt durch terminierungs pullup widerstände 8 x 50 Ohm zu
>> 3.3V in monitor! Wenn man die HDMI clock/data leitungen zu FGPA direkt
>> verbindet dann hat man den Leckstrom!
> Kann man da nicht seriell ein paar Kondensatoren in die Datenleitungen
> einfügen um den DC-Pfad zu unterbinden?

nein TMDS /HDMI muss DC coupled sein, die treiber ziehen strom von 
pullup terminatoren...

von Gustl B. (gustl_b)


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Adv7511 gibt aber auch andere ältere aus der Familie.

von Hmmm (hmmm)


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Antti L. schrieb:
> CRUVI-HS HDMI platine

Soso, "Cruvi", die hatten wir doch schonmal:

Beitrag "Re: CRUVI - ist das hier um zu bleiben?"

So ein Zufall, dass da ein Antti Lukats drinhängt. Kann mal jemand den 
Spam entfernen?

von Gustl B. (gustl_b)


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Wieso Spam? Trenz veröffentlicht auch Schaltpläne, das ist also durchaus 
gut wenn die was bauen auch wenn man es nicht kauft.

Und CRUVI ist tatsächlich nett. Denn was gibt es als Alternative? Diesen 
XCY... bei Digilent und OpalKelly den man aber nur schlecht selber löten 
kann und PMOD das wenige Pins hat und für schnelle Signale nicht taugt. 
Klar, man kann auch FMC nehmen aber da kosten die Stecker und sind auch 
schlecht von Bastlern zu löten.
Ich verwende privat CRUVI, das hat genug IOs, die Standardbelegung macht 
Sinn und ich kann das mit Heißluft löten.

von Hmmm (hmmm)


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Gustl B. schrieb:
> Wieso Spam?

Wenn jemand schreibt, dass er "gerade eine solche Adapterplatine 
getestet" hätte, aber Mitarbeiter oder gar Geschäftsführer des 
Herstellers ist, ist das versteckte Werbung.

von Gustl B. (gustl_b)


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Werbung ja klar, aber es ging gerade um Spam.

Jeder der für etwas wirbt macht Werbung. Auch ich wenn ich meine 
Hobbyprojekte vorstelle mache Werbung. Wenn du eine Idee gut findest und 
sie hier schreibst und verteidigst, dann wirbst du für diesen Gedanken.

Ob etwas Spam ist hat mit Werbung nichts zu tun, sondern damit ob das 
für den Adressaten relevant und interessant ist. Ich finde das 
interessant und zack schon ist das kein Spam.

von Martin S. (strubi)


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Wenn die entsprechenden FPGA-Pins den TMDS-Standard abdecken, braucht es 
keinen extra Treiber. Notabene: Die HDMI-Datensignale sind DC-frei, 
koennen also z.B. bei der ECP-3 Serie von Lattice mit einem Kondensator 
in Serie an den HDMI-Port. Dass das bei manchen Aufloesungen am Standard 
vorbeischrappen kann, ist eine andere Geschichte.
Auf den DDC-Pins kann natuerlich Strom fliessen, und man sollte drauf 
achten, sein FPGA nicht allenfalls ueber die Clamping-Dioden mit Strom 
zu versorgen...

von Lars R. (lrs)


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Das ist ein guter Hinweis für alle, die HDMI realisieren wollen und das 
bisher nicht kannten. Einige Digilent-Boards und wenige Xilinx-Boards 
nutzen ebenfalls solche Chips.

Für HDMI an den GPIOs der 7series gibt es bereits einige Boards im 
Bereich einige 100 EUR. FullHD 60Hz läuft nur out of spec. Damit würde 
ich jetzt nicht mehr anfangen, sondern gleich etwas für die GPIOs der 
US+ (Artix/Spartan) vorbereiten oder an die Gigabit-Transceiver eines 
XC7A25T (CSG325) anschließen.

Für niedrige Auflösungen genügt dank (re)driver ggf. der 1.27er 
pinheader am günstigeren TE0890-01. Das teurere CRUVI CR00240 braucht es 
dann nicht.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Martin S. schrieb:
> Wenn die entsprechenden FPGA-Pins den TMDS-Standard abdecken, braucht es
> keinen extra Treiber.

Chip-2-Chip in jedem Fall, habe ich schon für UHD gemacht. Man muss aber 
aufpassen, wenn es um lange Leitungen geht und man hot-plug betreiben 
will. Da kann man schon mal die Ausgänge grillen.

von Antti L. (trioflex)


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Gustl B. schrieb:
> Adv7511 gibt aber auch andere ältere aus der Familie.

ja ADV7511 ist der Klassiker für HDMI, wenn platz und IO da sind kann 
man es nehmen. Aber dann muss I2C programmierung auch noch stimmen.

Mit FPGA IO und level shifter ist es billiger, kleiner und nimmt weniger 
IO, für manche Projekte schon ausreichend.

von Antti L. (trioflex)


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Martin S. schrieb:
> Wenn die entsprechenden FPGA-Pins den TMDS-Standard abdecken, braucht es
> keinen extra Treiber. Notabene: Die HDMI-Datensignale sind DC-frei,
> koennen also z.B. bei der ECP-3 Serie von Lattice mit einem Kondensator
> in Serie an den HDMI-Port. Dass das bei manchen Aufloesungen am Standard
> vorbeischrappen kann, ist eine andere Geschichte.
> Auf den DDC-Pins kann natuerlich Strom fliessen, und man sollte drauf
> achten, sein FPGA nicht allenfalls ueber die Clamping-Dioden mit Strom
> zu versorgen...

Das ist das problem, auch die FPGAs die "TMDS" unterstützen kann man 
eigentlich ohne den level shifter verwenden! Das ist blöde aber so ist 
es, dh auch bei einem Spartan-7 oder Artix-7 muss man HDMI machen mit 
LVDS IO standard und HDMI treiber IC, sonst ist rückstrom da!

Mit kondensator in series macht man HDMI nicht, egal ob es mal laufen 
kann so.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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2 Punkte noch zu dem Thema:

1) "Weniger Pins" stimmt, aber man braucht die Transceiver. Ich habe vor 
fast 10 Jahren ein HDMI-Design mit dem Spartan 6 gemacht und stand vor 
der Frage, es mit den Tranceivern zu lösen oder nicht. Der Punkt war 
damals der Mehrpreis für die Transceiver-Version des Spartan. Die Chips 
waren in Summe nicht viel teuerer und lösen das Kabelimpedanzproblem. 
Das Thema ist heute sicher ein anderes, weil man Transceiver in FPGas 
für lau bekommt. Aber:

2) Man muss auch schauen, welche Raten der Transceiver macht. Mit einem 
Chip ist es ohne Weiteres Möglich, ein 10Bit-Video zu machen oder auch 
UHD, was Raten erfordert, die z.B. ein Artix nicht bringt und ein 
Spartan schon gar nicht. Da darf dann mindestens ein Kintex ran. Im 
Gegenteil dazu kann man mit einem Chip und einer 33 Bit-Verbindung ein 
Videosignal mit einem €15,- FPGA bringen.

von Antti L. (trioflex)


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J. S. schrieb:
> 2 Punkte noch zu dem Thema:
>
> 1) "Weniger Pins" stimmt, aber man braucht die Transceiver. Ich habe vor
> fast 10 Jahren ein HDMI-Design mit dem Spartan 6 gemacht und stand vor
> der Frage, es mit den Tranceivern zu lösen oder nicht. Der Punkt war
> damals der Mehrpreis für die Transceiver-Version des Spartan. Die Chips
> waren in Summe nicht viel teuerer und lösen das Kabelimpedanzproblem.
> Das Thema ist heute sicher ein anderes, weil man Transceiver in FPGas
> für lau bekommt. Aber:
>
bei Transceiver muss man immer treiber oder retimer verwenden.

Der PTN3363 ist aber für NORMALE IO's nicht die transceiver. Klar kann 
man damit nicht allzugrosse Auflösung machen, aber etwas geht.

> 2) Man muss auch schauen, welche Raten der Transceiver macht. Mit einem
> Chip ist es ohne Weiteres Möglich, ein 10Bit-Video zu machen oder auch
> UHD, was Raten erfordert, die z.B. ein Artix nicht bringt und ein
> Spartan schon gar nicht. Da darf dann mindestens ein Kintex ran. Im
> Gegenteil dazu kann man mit einem Chip und einer 33 Bit-Verbindung ein
> Videosignal mit einem €15,- FPGA bringen.

HDMI mit Transceiver ist ganz andere Geschichte.

von Martin S. (strubi)


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Antti L. schrieb:
> Mit kondensator in series macht man HDMI nicht, egal ob es mal laufen
> kann so.

Gerne mit Begruendung. Nochmal: HDMI ist DC-frei wie DVI (8b10b 
Codierung).
Wir haben durchaus Designs laufen, die dem 1.0 Standard entsprechen und 
DC-entkoppelt sind. Allerdings sind das wie gesagt Lattice-Bausteine und 
keine Xilinx-HDMI-Hacks.
Es gibt viele Refdesigns, die Treiberbausteine verwenden, um die 2.0 
specs zu schaffen. Insofern verstehe ich neben der schon angemerkten 
Kritik den Sinn dieses Beitrags nicht.

von Antti L. (trioflex)


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Martin S. schrieb:
> Antti L. schrieb:
>> Mit kondensator in series macht man HDMI nicht, egal ob es mal laufen
>> kann so.
>
> Gerne mit Begruendung. Nochmal: HDMI ist DC-frei wie DVI (8b10b
> Codierung).
Das ist klar. Das ist so.

> Wir haben durchaus Designs laufen, die dem 1.0 Standard entsprechen und
> DC-entkoppelt sind. Allerdings sind das wie gesagt Lattice-Bausteine und
> keine Xilinx-HDMI-Hacks.
Eine AC coupling mit series C ist nicht erlaubt, da HDMI eingang nicht 
"self biased ist". Die 50ohm pullups zu 3.3V ziehen alle eingange auf 
3.3V, dann gibts du AC gekoppeltes signals drauf. Das ist nicht so 
richtig, egal ob es so geht oder nicht.

HDMI muss DC gekoppelt sein.

> Es gibt viele Refdesigns, die Treiberbausteine verwenden, um die 2.0
> specs zu schaffen. Insofern verstehe ich neben der schon angemerkten
> Kritik den Sinn dieses Beitrags nicht.

2.0 schafft man mit FPGA I/O pins so oder so nict. Der Treiber notwendig 
um den rückstrom zu blokieren. Sonst wäre Xilinx TMDS ok auch direct.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Antti L. schrieb:
> bei Transceiver muss man immer treiber oder retimer verwenden.
Bei den Kabeln ja, Chip-2-Chip nicht. Habe ich ja schon genau so 
gemacht. Kurze Distanzen ohne große Kapa funktionieren. Sind sogar als 
Design in einem ->regulierten Umfeld mit erweiterten 
Sicherheitsanforderungen so unterwegs.

> NORMALE IO's ...  damit nicht allzugrosse Auflösung
Das ist für mich z.B. ein Punkt: Wenn es aus funktionieller Sicht nicht 
zu einer ansprechenden Auflösung reicht, dann hilft auch keine technisch 
günstige Lösung als HDMI-Signal.

Unter dem "HD" verstehe ich nach wie vor high density und wenn damit 
nicht wenigsten 1080p laufen, kann ich auch gleich VGA machen.

Und: HDMI ist wie gesagt mit royalities belegt, was dem Billignutzer im 
Wege steht. Ich sehe keine Anwendung für eine technisch einfache und 
günstige Lösung, die mich dann noch Geld kosten soll. Wenn Geld, dann 
richtig und dann bitte richtiges Bild.

Fürs Heimbasteln wie auch das Industriebasteln kann ich Hobbywerkern und 
Kunden nur Displayport empfehlen. Von mir aus auch mit geringer 
Auflösung, z.B. SD "Schmalspur HD".

Hier ist übrigens ein 1080p60 Signal mit VGA gemacht und zwar mit eurem 
Spartan 6 TE630 :-)
https://youtu.be/F8HvA-YQ8is

: Bearbeitet durch User
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