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# HDMI


## 概述

### 功能简介

- HDMI（High Definition Multimedia Interface），即高清多媒体接口，主要用于DVD、机顶盒等音视频Source到TV、显示器等Sink设备的传输。
- HDMI以主从方式工作，通常有一个Source端和一个Sink端。
- HDMI接口定义了完成HDMI传输的通用方法集合，包括：

    - HDMI控制器管理：打开或关闭HDMI控制器
    - HDMI启动/停止传输：启动或停止HDMI传输
    - HDMI控制器设置：设置音频、视频及HDR属性，设置色彩深度、声音图像消隐等
    - HDMI读取EDID：读取Sink端原始的EDID数据
    - HDMI热插拔：注册/注销热插拔回调函数

### 基本概念>

HDMI是Hitachi、Panasonic、Philips、Silicon Image、Sony、Thomson、Toshiba共同发布的一款音视频传输协议。传输过程遵循TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）协议。

- TMDS（Transition Minimized Differential signal）：过渡调制差分信号，也被称为最小化传输差分信号，用于发送音频、视频及各种辅助数据。
- DDC（Display Data Channel）：显示数据通道，发送端与接收端可利用DDC通道得知彼此的发送与接收能力，但HDMI仅需单向获知接收端（显示器）的能力。
- CEC（Consumer Electronics Control）：消费电子控制，该功能应该能够在连接HDMI的发送设备与接收设备之间实现交互操作。
- FRL（Fixed Rate Link）：TMDS 的架构进行讯号传输时，最高带宽可达 18Gbps，而 FRL 模式的带宽则提升到 48 Gbps。
- HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：即高带宽数字内容保护技术，当用户对高清晰信号进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。
- EDID（Extended Display Identification Data）：扩展显示标识数据， 通常存储在显示器的固件中，标识供应商信息、EDID版本信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围的限制以及显示器名和序列号的字符串。

### 运作机制

HDMI的Source端提供+5V和GND，用于DDC和CEC通信。通过DDC通道，Source端可以读取Sink端的各项参数，如接受能力等；CEC为可选通道，用于同步Source端与Sink端的控制信号，改善用户体验。TMDS通道有四组差分信号，TMDS Clock Channel为TMDS提供时钟信号，其余三组传输音视频数据及各种辅助数据；HDP为热插拔检测端口，当有Sink端接入时，Source端会通过中断服务程序进行响应。

HDMI物理连接如图1所示： 
 
**图 1**  HDMI物理连线示意图
  
![](figures/HDMI物理连线示意图.png "HDMI物理连线示意图")

### 约束与限制

HDMI模块当前仅支持轻量和小型系统内核（LiteOS） 。

## 使用指导

### 场景介绍

HDMI具有体积小，传输速率高，传输带宽宽，兼容性好，能同时传输无压缩音视频信号等优点。与传统的全模拟接口相比，HDMI不但增加了设备间接线的便捷性，还提供了一些HDMI特有的智能化功能，可用于小体积设备进行高质量音视频传输的场景。

### 接口说明

**表 1**  HDMI驱动API接口功能介绍


| 接口名                        | 描述                       |
| ----------------------------- | -------------------------- |
| HdmiOpen                      | 打开HDMI控制器             |
| HdmiClose                     | 关闭HDMI控制器             |
| HdmiStart                     | 启动HDMI传输               |
| HdmiStop                      | 停止HDMI传输               |
| HdmiAvmuteSet                 | 声音图像消隐设置           |
| HdmiDeepColorSet              | 设置色彩深度               |
| HdmiDeepColorGet              | 获取色彩深度               |
| HdmiSetVideoAttribute         | 设置视频属性               |
| HdmiSetAudioAttribute         | 设置音频属性               |
| HdmiSetHdrAttribute           | 设置HDR属性                |
| HdmiReadSinkEdid              | 读取Sink端原始EDID数据     |
| HdmiRegisterHpdCallbackFunc   | 注册HDMI热插拔检测回调函数 |
| HdmiUnregisterHpdCallbackFunc | 注销HDMI热插拔检测回调函数 |

### 开发步骤

使用HDMI设备的一般流程如图2所示。

**图 2**  HDMI设备使用流程图
  
![](figures/HDMI使用流程图.png "HDMI使用流程图")

#### 打开HDMI控制器

在进行HDMI通信前，首先要调用HdmiOpen打开HDMI控制器。

```c
DevHandle HdmiOpen(int16_t number);
```

**表 2**  HdmiOpen参数和返回值描述

| 参数       | 参数描述             |
| ---------- | -------------------- |
| number     | HDMI控制器号         |
| **返回值** | **返回值描述**       |
| NULL       | 打开HDMI控制器失败   |
| 控制器句柄 | 打开的HDMI控制器句柄 |

假设系统中存在2个HDMI控制器，编号从0到1，那么我们现在获取0号控制器：

```c
DevHandle hdmiHandle = NULL;  /* HDMI控制器句柄 /

/* 打开HDMI控制器 */
hdmiHandle = HdmiOpen(0);
if (hdmiHandle == NULL) {
    HDF_LOGE("HdmiOpen: failed\n");
    return;
}
```

#### 注册热插拔检测回调函数

```c
int32_t HdmiRegisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle, struct HdmiHpdCallbackInfo *callback);
```

**表 3**  HdmiRegisterHpdCallbackFunc参数和返回值描述

| 参数       | 参数描述           |
| ---------- | ------------------ |
| handle     | HDMI控制器句柄     |
| callback   | 热插拔回调函数信息 |
| **返回值** | **返回值描述**     |
| 0          | 注册成功           |
| 负数       | 注册失败           |

注册热插拔检测回调函数示例：

```c
/* 热插拔检测回调函数定义 */
static void HdmiHpdHandle(void *data, bool hpd)
{
    if (data == NULL) {
        HDF_LOGE("priv data is NULL");
        return;
    }
    if (hpd == true) {
        HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot plug");
        /* 调用者添加相关处理 */
    } else {
        HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");
        /* 调用者添加相关处理 */
    }
}

/* 热插拔检测回调函数注册示例 */
···
struct HdmiHpdCallbackInfo info = {0};
info.data = handle;
info.callbackFunc = HdmiHpdHandle;
ret = HdmiRegisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle, info);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiRegisterHpdCallbackFunc: Register failed.");
}
···
```

#### 读取EDID

```c
int32_t HdmiReadSinkEdid(DevHandle handle, uint8_t *buffer, uint32_t len);
```

**表 4**  HdmiReadSinkEdid参数和返回值描述

| 参数       | 参数描述               |
| ---------- | ---------------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄         |
| buffer     | 数据缓冲区             |
| len        | 数据长度               |
| **返回值** | **返回值描述**         |
| 正整数     | 成功读取的原始EDID数据 |
| 负数或0    | 读取失败               |

读取Sink端的原始EDID数据示例：

```c
int32_t len;
uint8_t edid[HDMI_EDID_MAX_LEN] = {0};

len = HdmiReadSinkEdid(hdmiHandle, edid, HDMI_EDID_MAX_LEN);
if (len <= 0) {
    HDF_LOGE("%s: HdmiReadSinkEdid failed len = %d.", __func__, len);
}
```

#### 设置音频属性

```c
int32_t HdmiSetAudioAttribute(DevHandle handle, struct HdmiAudioAttr *attr);
```

**表 5**  HdmiSetAudioAttribute参数和返回值描述


| 参数   | 参数描述       |
| ------ | -------------- |
| handle | HDMI控制器句柄 |
| attr   | 音频属性       |
| 返回值 | 返回值描述     |
| 0      | 设置成功       |
| 负数   | 设置失败       |

设置音频属性示例：

```c
struct HdmiAudioAttr audioAttr = {0};
int32_t ret;

audioAttr.codingType = HDMI_AUDIO_CODING_TYPE_MP3;
audioAttr.ifType = HDMI_AUDIO_IF_TYPE_I2S;
audioAttr.bitDepth = HDMI_ADIO_BIT_DEPTH_16;
audioAttr.sampleRate = HDMI_SAMPLE_RATE_8K;
audioAttr.channels = HDMI_AUDIO_FORMAT_CHANNEL_3;
ret = HdmiSetAudioAttribute(handle, &audioAttr);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiSetAudioAttribute failed.");
}
```

#### 设置视频属性

```c
int32_t HdmiSetVideoAttribute(DevHandle handle, struct HdmiVideoAttr *attr);
```

**表 6**  HdmiSetVideoAttribute参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| attr       | 视频属性       |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 设置成功       |
| 负数       | 设置失败       |

设置视频属性示例：

```c
struct HdmiVideoAttr videoAttr = {0};
int32_t ret;

videoAttr.colorSpace = HDMI_COLOR_SPACE_YCBCR444;
videoAttr.colorimetry = HDMI_COLORIMETRY_EXTENDED;
videoAttr.extColorimetry = HDMI_EXTENDED_COLORIMETRY_BT2020_CONST_LUM;
videoAttr.quantization = HDMI_QUANTIZATION_RANGE_FULL;
ret = HdmiSetVideoAttribute(handle, &videoAttr);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiSetVideoAttribute failed.");
}
```

#### 设置HDR属性

```c
int32_t HdmiSetHdrAttribute(DevHandle handle, struct HdmiHdrAttr *attr);
```

**表 7**  HdmiSetHdrAttribute参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| attr       | HDR属性        |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 设置成功       |
| 负数       | 设置失败       |

设置HDR属性示例：

```c
struct HdmiHdrAttr hdrAttr = {0};
int32_t ret;

hdrAttr.mode = HDMI_HDR_MODE_CEA_861_3;
hdrAttr.userMode = HDMI_HDR_USERMODE_DOLBY;
hdrAttr.eotfType = HDMI_EOTF_SMPTE_ST_2048;
hdrAttr.metadataType = HDMI_DRM_STATIC_METADATA_TYPE_1;
hdrAttr.colorimetry = HDMI_HDR_EXTENDED_COLORIMETRY_XV_YCC_709;
ret = HdmiSetHdrAttribute(handle, &hdrAttr);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiSetHdrAttribute failed.");
}
```

#### 设置HDMI声音图像消隐

```c
int32_t HdmiAvmuteSet(DevHandle handle, bool enable);
```

**表 8**  HdmiAvmuteSet参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述          |
| ---------- | ----------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄    |
| enable     | 使能/去使能avmute |
| **返回值** | **返回值描述**    |
| 0          | 设置成功          |
| 负数       | 设置失败          |

设置声音图像消隐示例：

```c
int32_t ret;

ret = HdmiAvmuteSet(hdmiHandle, true);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiAvmuteSet failed.");
}
```

#### 设置色彩深度

```c
int32_t HdmiDeepColorSet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor color);
```

**表 9**  HdmiDeepColorSet参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| color      | 色彩深度       |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 设置成功       |
| 负数       | 设置失败       |

设置色彩深度示例：

```c
int32_t ret;

ret = HdmiDeepColorSet(handle, HDMI_DEEP_COLOR_48BITS);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiDeepColorSet failed.");
}
```

#### 获取色彩深度

```c
int32_t HdmiDeepColorGet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor *color);
```

**表 10**  HdmiDeepColorGet参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| color      | 色彩深度       |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 获取成功       |
| 负数       | 获取失败       |

获取色彩深度示例：

```c
enum HdmiDeepColor color;
int32_t ret;

ret = HdmiDeepColorGet(handle, &color);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet failed.");
}
```

#### 启动HDMI传输

```c
int32_t HdmiStart(DevHandle handle);
```

**表 11**  HdmiStart参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 启动成功       |
| 负数       | 启动失败       |

启动HDMI传输示例：

```c
int32_t ret;

ret = HdmiStart(hdmiHandle);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("start transmission failed.");
}
```

#### 停止HDMI传输<a name="section11"></a>

```c
int32_t HdmiStop(DevHandle handle);
```

**表 12**  HdmiStop参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 停止成功       |
| 负数       | 停止失败       |

停止HDMI传输示例：

```c
int32_t ret;

ret = HdmiStop(hdmiHandle);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("stop transmission failed.");
}
```

#### 注销热插拔检测回调函数

```c
int32_t HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle);
```

**表 13**  HdmiUnregisterHpdCallbackFunc参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |
| **返回值** | **返回值描述** |
| 0          | 注销成功       |
| 负数       | 注销失败       |

注销热插拔检测回调函数示例：

```c
int32_t ret;

ret = HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle);
if (ret != 0) {
    HDF_LOGE("unregister failed.");
}
```

#### 关闭HDMI控制器

```c
void HdmiClose(DevHandle handle);
```

**表 14**  HdmiClose参数和返回值描述


| 参数       | 参数描述       |
| ---------- | -------------- |
| handle     | HDMI控制器句柄 |

关闭HDMI控制器示例：

```c
HdmiClose(hdmiHandle);
```

### 使用实例

本例程以操作开发板上的HDMI设备为例，详细展示HDMI接口的完整使用流程。

本例拟在Hi3516DV300开发板上对虚拟驱动进行简单的传输操作：

-   SOC：hi3516dv300。

-   HDMI控制器：使用0号HDMI控制器。


示例如下：

```c
#include "hdmi_if.h"          /* HDMI标准接口头文件 */
#include "hdf_log.h"         /* 标准日志打印头文件 */
#include "osal_time.h"       /* 标准延迟&睡眠接口头文件 */

/* 热插拔回调函数 */
static void HdmiHpdHandle(void *data, bool hpd)
{
    if (data == NULL) {
    HDF_LOGE("priv data is NULL");
    return;
    }

    if (hpd == true) {
        HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot plug");
        /* 调用者添加相关处理 */
    } else {
        HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");
        /* 调用者添加相关处理 */
    }
}

/* 设置HDMI相关属性 */
static int32_t TestHdmiSetAttr(DevHandle handle)
{
    enum HdmiDeepColor color;
    struct HdmiVideoAttr videoAttr = {0};
    struct HdmiAudioAttr audioAttr = {0};
    struct HdmiHdrAttr hdrAttr = {0};
    int32_t ret;

    ret = HdmiDeepColorSet(handle, HDMI_DEEP_COLOR_48BITS);
    
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiDeepColorSet failed.");
        return ret;
    }
    ret = HdmiDeepColorGet(handle, &color);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet failed.");
        return ret;
    }
    HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet successful, color = %d.", color);
    videoAttr.colorSpace = HDMI_COLOR_SPACE_YCBCR444;
    videoAttr.colorimetry = HDMI_COLORIMETRY_EXTENDED;
    videoAttr.extColorimetry = HDMI_EXTENDED_COLORIMETRY_BT2020_CONST_LUM;
    videoAttr.quantization = HDMI_QUANTIZATION_RANGE_FULL;
    ret = HdmiSetVideoAttribute(handle, &videoAttr);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiSetVideoAttribute failed.");
        return ret;
    }
    audioAttr.codingType = HDMI_AUDIO_CODING_TYPE_MP3;
    audioAttr.ifType = HDMI_AUDIO_IF_TYPE_I2S;
    audioAttr.bitDepth = HDMI_ADIO_BIT_DEPTH_16;
    audioAttr.sampleRate = HDMI_SAMPLE_RATE_8K;
    audioAttr.channels = HDMI_AUDIO_FORMAT_CHANNEL_3;
    ret = HdmiSetAudioAttribute(handle, &audioAttr);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiSetAudioAttribute failed.");
        return ret;
    }
    hdrAttr.mode = HDMI_HDR_MODE_CEA_861_3;
    hdrAttr.userMode = HDMI_HDR_USERMODE_DOLBY;
    hdrAttr.eotfType = HDMI_EOTF_SMPTE_ST_2048;
    hdrAttr.metadataType = HDMI_DRM_STATIC_METADATA_TYPE_1;
    hdrAttr.colorimetry = HDMI_HDR_EXTENDED_COLORIMETRY_XV_YCC_709;
    ret = HdmiSetHdrAttribute(handle, &hdrAttr);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiSetHdrAttribute failed.");
        return ret;
    }

    return 0;
}

/* HDMI例程总入口 */
static int32_t TestCaseHdmi(void)
{
    DevHandle handle = NULL;
    int32_t ret;

    struct HdmiHpdCallbackInfo info = {0};
    uint8_t data[128] = {0};

    HDF_LOGD("HdmiAdapterInit: successful.");
    handle = HdmiOpen(0);
    if (handle == NULL) {
        HDF_LOGE("HdmiOpen failed.");
        return ret;
    }
    info.data = handle;
    info.callbackFunc = HdmiHpdHandle;
    ret = HdmiRegisterHpdCallbackFunc(handle, &info);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiRegisterHpdCallbackFunc failed.");
        return ret;
    }

    ret = HdmiReadSinkEdid(handle, data, 128);
    if (ret <= 0) {
        HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid failed.");
        return ret;
    }
    HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid successful, data[6] = %d, data[8] = %d.", data[6], data[8]);

    ret = TestHdmiSetAttr(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("TestHdmiSetAttr failed.");
        return ret;
    }

    ret = HdmiStart(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiStart failed.");
        return ret;
    }

    OsalMSleep(1000);

    ret = HdmiStop(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiStop failed.");
        return ret;
    }

    ret = HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(handle);
    if (ret != 0) {
        HDF_LOGE("HdmiUnregisterHpdCallbackFunc failed.");
        return ret;
    }
    HdmiClose(handle);
    return 0;
}

```