摘要：由于HDMI是數(shù)字方式傳輸，它可以從根本上解決現(xiàn)行的機(jī)載雷達(dá)采用電視體制的PAL制或VGA制式的模擬信號(hào)在用于液晶顯示時(shí)的要經(jīng)歷先D／A后A／D的變換所帶來的損失，因此，提出用該種顯示方式用于機(jī)載雷達(dá)的顯示，此方法可大幅度地提高分辨率且無(wú)傳輸和變換損耗，本設(shè)計(jì)使用SiI9134為接口器件，數(shù)字視頻形成電路由FPGA構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)證明此設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠，完全可以達(dá)到產(chǎn)品要求。
關(guān)鍵詞：HDMI接口；VGA；機(jī)載雷達(dá)；FPGA；最小化傳輸差分信號(hào)(TMDS)

    本世紀(jì)以來，LCD、LED等數(shù)字顯示設(shè)備，由于它具備了許多不可多得的優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的諸多方面有了全面的應(yīng)用，在軍用雷達(dá)方面，這方面的需求尤為突出，由于雷達(dá)與顯示設(shè)備之間都是通過PAL制視頻信號(hào)或類似于計(jì)算機(jī)的模擬VGA接口形式進(jìn)行視頻圖像傳輸，而雷達(dá)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，模擬信號(hào)通過電纜傳輸?shù)綌?shù)字顯示設(shè)備中時(shí)，在經(jīng)過D／A和A／D兩次轉(zhuǎn)換后，不可避免地造成了一些圖像細(xì)節(jié)的損失。所以為了減少不必要的信息損失，高清晰度多媒體接口(HDMI)由于具有更高的顯示分辯率和音頻傳送功能等特性也被陸續(xù)運(yùn)用到某些雷達(dá)中。

1 高清晰度多媒體接口(HDMI)簡(jiǎn)介
    HDMI(High-Definition Multimedia Interface)是高清晰度多媒體接口的英文縮寫。HDMI規(guī)范可以傳輸和接收未壓縮的數(shù)字流的音頻／視頻標(biāo)準(zhǔn)。它可以將視頻和多聲道音頻組合至單一的數(shù)字連接，節(jié)省了多條線路連接及相關(guān)成本。對(duì)于沒有音頻要求的1080i分辨率顯示，HDMI信號(hào)傳輸與DVI是向下兼容的。
    HDMI端子可向下兼容DVI，它不但體積更小，傳輸率高達(dá)5 GB／s，并且還符合家用器材影音結(jié)合的需求，可以同時(shí)傳輸數(shù)字影像與聲音信號(hào)。在數(shù)字影像的部分，HDMI接口支持?jǐn)?shù)字RGB與數(shù)字色差兩種模式，并且比DVI有更高的畫質(zhì)(12 bit)；在數(shù)字聲音信號(hào)方面，HDMI還可以用來傳輸包括CD、DVD-Video甚至是DVD-Audi0的兩聲道、多聲道信號(hào)(包括192 kHz／24 bit)。
    HDMI是基于稱為最小化傳輸差分信號(hào)(TMDS)的信號(hào)傳輸技術(shù)。TMDS也有類似CML的物理信號(hào)傳輸電平(電流模式邏輯)。圖1給出了簡(jiǎn)化的HDMI鏈路框圖。

    HDMI接口是一種帶有三個(gè)TMDS通道的屏蔽電纜。默認(rèn)配置是RGB，每個(gè)通道傳送一種顏色。與DVI不同，HDMI支持亮度及色度的分量(YCbCr 4：4：4和4：2：2)，并通過3個(gè)TMDS鏈路，支持8個(gè)音頻通道。

2 雷達(dá)HDMI輸出接口的硬件設(shè)計(jì)
    過去的機(jī)載雷達(dá)多用PAL制的視頻信號(hào)或VGA信號(hào)作為顯示輸出信號(hào)，在本設(shè)計(jì)中根據(jù)HDMI的有關(guān)特性，結(jié)合機(jī)載雷達(dá)的具體需求，設(shè)計(jì)了如圖2所示的HDMI顯示系統(tǒng)，其中的HDMI發(fā)射芯片是SiI9134。

    在本設(shè)計(jì)中，除了SiI9134和濾波電容和去偶電感外的所有電路都由FPGA構(gòu)成。本設(shè)計(jì)選用XILINX公司Virtex-Ⅱ系列的FPGA XC2VP50實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)字邏輯功能。XC2VP50具有16個(gè)RocketlO Blocks、2個(gè)PowerPC硬核、738 kbits的RAM空間、852個(gè)輸入輸出口的豐富的資源。用其中一個(gè)PowerPC硬核(PowerPC405)用來實(shí)現(xiàn)視頻處理和控制功能。
    其實(shí)現(xiàn)過程如下，硬核PPC405首先需要對(duì)SiI9134做復(fù)位并將MUTE位置1，之后完成對(duì)音／視頻工作頻率、工作模式、工作路徑等靜態(tài)參數(shù)的初始化。在完成芯片的初始化之后通過設(shè)置輸出使能位打開輸出。并同時(shí)開啟通用控制信息幀(GCP)傳輸，GCP在圖像的消影期間傳輸，主要用于傳輸附加控制信息。此時(shí)因?yàn)镚CP中的Mute位為1，所以顯示器接收到此標(biāo)志位之后并不顯示實(shí)際圖像，而只輸出消隱信號(hào)(Blank)，也就是整個(gè)圖像為黑屏。之后SiI9134啟動(dòng)圖像的HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection)加密認(rèn)證。SiI9134只有通過認(rèn)證識(shí)別到符合HDCP規(guī)范的顯示器并相互交換密鑰之后，顯示器才能正常顯示加密數(shù)據(jù)。加密認(rèn)證之后，SiI9134開始輸出經(jīng)過加密的音視頻數(shù)據(jù)，并將Mute位清0，重新打開GCP傳輸。顯示器接收到GCP并識(shí)別到Mute位為0之后開始解密數(shù)據(jù)并顯示實(shí)際的圖像。如果認(rèn)證失敗，則顯示器無(wú)法解密發(fā)送端加密后的數(shù)據(jù)，將顯示雪花點(diǎn)信號(hào)。PPC405將需要顯示的圖像數(shù)據(jù)按行列要求寫入顯示存貯器，視頻時(shí)序電路和讀顯存地址形成電路將顯示存貯器的數(shù)據(jù)按HDMI顯示的要求送入HDMI接口電路，再由HDMI接口電路形成差分的高速串行信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)通過HDMI專用電纜送入HDMI顯示器。其設(shè)置流程如圖3所示。

    圖1中除HDMI接口電路外均用FPGA形成，F(xiàn)PGA可以很靈活的形成不同的行場(chǎng)信號(hào)和符合要求的顯示緩存區(qū)。
    以往的機(jī)載雷達(dá)一般采用電視制式的視頻信號(hào)或VGA制式的信號(hào)，這些信號(hào)均是模擬信號(hào)，模擬信號(hào)在用于液晶顯示時(shí)，由于需要先D／A，再A／D的轉(zhuǎn)換，這樣就存在一定程度的信息損失，采用HDMI顯示接口設(shè)計(jì)，可以有效避免由于數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換而引進(jìn)的信息損失，最大限度地保證了雷達(dá)顯示信號(hào)的真實(shí)性和完整性。
    HDMI顯示接口的成功運(yùn)用，為機(jī)載雷達(dá)引進(jìn)了一種全數(shù)字的在信號(hào)傳輸環(huán)節(jié)沒有任何信息損失的顯示方式，在必要時(shí)還可將雷達(dá)的重要信息通過語(yǔ)音形式由耳機(jī)傳送給飛行員，語(yǔ)音功能是HDMI所特有的，DVI不具備此項(xiàng)功能。由于HDMI具有如上優(yōu)點(diǎn)，必將在未來的機(jī)載雷達(dá)中得到越來起多的運(yùn)用。
    在印制板的工程設(shè)計(jì)中，要按照數(shù)字高頻電路的要求設(shè)計(jì)，要注意對(duì)差分信號(hào)的保護(hù)，按差分信號(hào)的要求布線(如保持等長(zhǎng)和平行等)，對(duì)HDMI接口器件周邊在布線時(shí)要注意電磁保護(hù)，以減少信號(hào)損失。

3 雷達(dá)HDMI輸出接口的軟件設(shè)計(jì)
    雷達(dá)的顯示處理軟件與原PAL制電視體制接口的模式并無(wú)大的不同，由于篇幅的限制，本文僅做簡(jiǎn)單闡述。
    為適應(yīng)不同型號(hào)的雷達(dá)的要求，在軟件編制上主要應(yīng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：模塊化設(shè)計(jì)；層次結(jié)構(gòu)分明；各層之間通過數(shù)據(jù)塊傳遞完成信息傳送；可擴(kuò)充性好。
    軟件主要分4個(gè)層次：
    1)與硬件關(guān)系密切的模塊：主要有圖像存貯器的選擇、CPU的初始化設(shè)置及硬件的初始化等；
    2)基本符號(hào)顯示模塊：主要有顯示各種各樣的符號(hào)、線條、圓、數(shù)據(jù)制式的轉(zhuǎn)換、座標(biāo)變換(極座標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo))等，本層為本處理程序的基礎(chǔ)層，一些基本的圖形圖像形成和處理均在本層完成；
    3)雷達(dá)工作方式功能模塊：每一種工作方式都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的顯示模塊，主要功能為根據(jù)不同的工作方式顯示相對(duì)應(yīng)的背景畫面和前景畫面，本層為雷達(dá)應(yīng)用層；
    4)用戶工作模塊：主要根據(jù)雷達(dá)工作方式字確定調(diào)用不同的子模塊分解有關(guān)參數(shù)，傳送剄相應(yīng)的子模塊。
    對(duì)于不同型號(hào)的雷達(dá)選用不同的子模塊即可。
    目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和顯示流程圖如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)
    HDMI由于可以支持高分辨率顯示和帶有音頻傳送等特點(diǎn)，再加上液晶等數(shù)字顯示設(shè)備的不斷普及，在各種領(lǐng)域?qū)?huì)越來越多的應(yīng)用，尤其是在分辨率要求較高的軍用和民用雷達(dá)方面，現(xiàn)己有多品種的新型雷達(dá)在考慮使用HDMI方式進(jìn)行顯示，而且HDMI在技術(shù)方面也是成熟的，相信在不遠(yuǎn)的將來，HDMI顯示接口在雷達(dá)上的運(yùn)用將會(huì)越來越多。