ADV8005
ADV8005
ADV8005是一个视频信号处理器（VSP），具有TTL和串行视频输入，能对输入视频做做去隔行处理，能产生和融合一个位图形成OSD，具有双HDMI输出、支持SD和HD的6-DAC编码器输出。
1．特点
l 视频信号处理
n 内部处理完全采用12bit4:4:4 YCbCr
n 极低角度插值运动自适应去隔行算法
n 多达3个视频流的同时处理通道，支持画中画（PIP）
n 在4K x 2K范围的缩放
n 屏幕比例转换/全景缩放
n 节奏检测，用于基于电影内容恢复原始帧率
n 双通道视频缩放，可以实现同时输出多个不同分辨率的视频
n 锐化和细节增强
n 降噪：噪声类型可以是随机的、蚊子噪声、块噪声
n 帧率转换（FRC：frame rate converter）
n 视频尺度回读以使能够矫正相位和为图形输入选择频率
l OSD
n 内部产生基于位图的OSD，允许叠加在一个或多个视频输出上
n 可以在3D和4K x 2K视频格式上叠加
n 专用的OSD缩放器
n OSD数据Alpha融合到视频数据上
n 在两个区域的任何一个进行互不影响的OSD融合
n 支持外部OSD
n 易于使用软件工具开发OSDs
l HDMI发送器
n 双4K x 2k HDMI收发器
n 支持音频返回通道（ARC）
n 来自TMDS Rx或音频输入脚的双音频插入
n 使用S/PDIF音频脚支持串行音频
n 8通道I2S音频输入支持到192kHz采样频率
n 6通道直接数字流（DSD）音频输入
l 噪声修正视频（NSV：noise shapedvideo）6通道-DAC视频编码器
n 6通道12bit NSV视频DACs，支持SD、ED和HD视频
n 兼容Rev.7.1.L1(SD)和Rev.1.4(ED)
l 专业视频特征
n 可以输出36bit TTL像素数据
n 输出的TTL像素数据可以进行完备的彩色空间转换（CSC）
n TTL视频、音频、SPI和中断脚缺省状态是禁止的
n 能够使输出视频与外部参考同步信号同步
ADV8005功能框图
2．概述
ADV8005是多输入视频信号处理器，能进行去隔行处理，以及将SD、ED、HD视频放大到超HD（ultra HD）格式，产生bitmap OSD；在两个HDMI和视频encoder的视频输出上叠加OSD。
60bit的TTL视频端口可以以多种方式将视频输入到ADV8005：可以用作48bit TTL像素端口，24bit外部OSD TTL像素端口，或者来自ADV7850这样带HDMI发送器的芯片。ADV8005支持CEA-861-F和VESA规范定义的许多格式的视频，也包括许多广泛使用的多种定时格式。
ADV8005具有主和副视频缩放器，以支持同时输出多个不同分辨率的视频，主视频缩放器的放大能力达4K x 2K，副视频缩放器的放大能力达1080p或UXGA图形。4K x 2K的缩小可以通过副视频缩放器来实现，以使主视频缩放器能用于其它视频处理。
ADV8005主视频缩放器能够对SD和HD视频进行高性能的运动自适应去隔行处理。其它功能也可以增加到ADV8005上，以便将300MHz像素时钟频率的视频放大或缩小到VESA格式
细节增强和图像增强技术（如随机噪声、蚊子噪声和块噪声的去除）可以改善最终图像质量，AVD8005支持在两个常用帧率之间的转换，以便在某些情况下同时输出两个不同帧率的视频。
ADV8005能通过它的输入之一来接收外部OSD信息。或者它能内部产生高质量、基于位图的OSD。内部OSD具有非常大的灵活性，使系统设计者易于以24位真彩色来实现类似文本滚动和动画。
ADI提供OSD开发工具（Blimp），以便在集成到系统应用之前，辅助OSD的设计、调试和模拟。当设计完成后，OSD开发工具能够自动产生API代码和OSD设计资源，这些必须被下载到外部SPI FLASH中。
视频可以通过HDMI发送器和/或6个DAC SD/HD视频编码器输出，6个12位的 NSV视频DAC允许输出CVBS、S-Video、YPrPb视频。216MHz（SD和ED）和297MHz（HD）过采样省去了对外部输出滤波器的要求。
ADV8005上的两个HDMI发送器均支持4Kx2K和所有强制和许多可选3D视频分辨率。每个发送器均具备音频返回通道接收器（ARC）。ADV8005能通过串行视频Rx或外部可使用的音频输入脚，接收多达8个通道的I2S、S/PDIF、DSD、HBR。
ADV8005通过I2C与微控制器通讯。
2.1 管脚定义
|
|
|
|
|
||||
|
HDMI接收（共11个） |
|||||||
|
RX_0+ |
B18 |
Rx Input |
HDMI数据输入对 |
||||
|
RX_0- |
A18 |
Rx Input |
|||||
|
RX_1+ |
B19 |
Rx Input |
|||||
|
RX_1- |
A19 |
Rx Input |
|||||
|
RX_2+ |
B20 |
Rx Input |
|||||
|
RX_2- |
A20 |
Rx Input |
|||||
|
RX_C+ |
B17 |
Rx Input |
HDMI时钟输入对 |
||||
|
RX_C- |
A17 |
Rx Input |
|||||
|
RTERM |
D19 |
Rx Input |
设置内部中断电阻，通过500欧电阻将此脚连接至GND，布线时尽可能将这个电阻放置在ADV8005附近，越近越好 |
||||
|
RX_HPD |
C16 |
Rx Input |
热插拔断言信号输出 |
||||
|
RX_5V |
D16 |
Rx Input |
5V检测脚 |
||||
|
数字视频输入（共40个） |
|||||||
|
P[35..0] |
… |
Video Input |
数字视频输入数据总线 |
||||
|
HS |
J2 |
Video Sync |
数字输入视频的行同步 |
||||
|
VS |
K1 |
Video Sync |
数字输入视频的场同步 |
||||
|
DE |
J1 |
Video Sync |
数字输入视频的数据使能 |
||||
|
PCLK |
K2 |
Video Sync |
数字输入视频的像素时钟 |
||||
|
OSD视频捕捉（共28个） |
|||||||
|
OSD_HS(J3) |
OSD行同步输入 |
||||||
|
OSD_VS(B3) |
OSD场同步输入 |
||||||
|
OSD_DE(A2) |
OSD数据使能输入 |
||||||
|
OSD_CLK/EXT_CLK(PCLK)(A3) |
OSD像素时钟/外部BT656视频数据像素时钟 |
||||||
|
OSD_IN[23..16]/EXT_DIN[7..0] |
OSD数据总线最高8为/外部BT656视频数据总线 |
||||||
|
OSD_IN[15..13] |
OSD数据总线低16位 |
||||||
|
OSD_IN[12] |
|||||||
|
OSD_IN[11..0] |
|||||||
|
视频输出（共38个） |
|||||||
|
TX1_0+(K22) |
HDMI1数据 |
||||||
|
TX1_0-(K23) |
|||||||
|
TX1_1+(J22) |
|||||||
|
TX1_1-(J23) |
|||||||
|
TX1_2+(H22) |
|||||||
|
TX1_2-(H23) |
|||||||
|
TX1_C+(L22) |
HDMI1时钟 |
||||||
|
TX1_C-(L23) |
|||||||
|
R_TX1(M20) |
设置HDMI1内部参考电流，通过470欧（1%）电阻接地，并尽可能距离ADV8005近 |
||||||
|
HPD_TX1(L20) |
HDMI Tx1热插拔断言信号输入 |
||||||
|
DDC1_SCL(K20) |
HDMI Tx1 HDCP I2C总线，上拉2K电阻到HDMI发送器5V电源上 |
||||||
|
DDC1_SDA(J20) |
|||||||
|
TX2_0+(T22) |
HDMI2数据 |
||||||
|
TX2_0-(T23) |
|||||||
|
TX2_1+(R22) |
|||||||
|
TX2_1-(R23) |
|||||||
|
TX2_2+(P22) |
|||||||
|
TX2_2-(P23) |
|||||||
|
TX2_C+(U22) |
HDMI2时钟 |
||||||
|
TX2_C-(U23) |
|||||||
|
R_TX2(U20) |
设置HDMI2内部参考电流，通过470欧（1%）电阻接地，并尽可能距离ADV8005近 |
||||||
|
HPD_TX2(T20) |
HDMI Tx2热插拔断言信号输入 |
||||||
|
DDC2_SCL(P20) |
HDMI Tx2 HDCP I2C总线，上拉2K电阻到HDMI发送器5V电源上 |
||||||
|
DDC2_SDA(R20) |
|||||||
|
DAC1(D22) |
Encoder DAC6..1的输出 |
||||||
|
DAC2(D23) |
|||||||
|
DAC3(E23) |
|||||||
|
DAC4(B23) |
|||||||
|
DAC5(C22) |
|||||||
|
DAC6(C23) |
|||||||
|
COMP2,1(E22,B22) |
补偿电容，其容量为2.2nF。电容接在COMP1与AVDD2之间，以及COMP2与AVDD2之间。 |
||||||
|
RSET2,1(F20,A22) |
RSET1设置DAC1,DAC2,DAC3电流的电阻，RESET2设置DAC4,DAC5,DAC6电流的电阻。RSET1和2应该放在ADV8005附近，越近越好。 |
||||||
|
VREF(A23) |
DACx可选的外部参考电压输入，或参考电压输出。接在这个脚上的元件应该放在这个脚旁边，越今年越好。 |
||||||
|
ELPF2,1(G21,G20) |
ELPF1、2分别是PLL1和PLL2的环路滤波器，连接到PVDD3。 |
||||||
|
SFL(B6) |
负载波频率锁定信号 |
||||||
|
DDR（共69个） |
|||||||
|
DDR_DQ[31:0] |
DDR总线 |
||||||
|
DDR_DQS+[3:0] |
|||||||
|
DDR_DQS-[3:0] |
|||||||
|
DDR_DM[3:0] |
|||||||
|
DDR_BA[2:0] |
|||||||
|
DDR_A[13:0] |
|||||||
|
DDR_CAS- |
|||||||
|
DDR_RAS- |
|||||||
|
DDR_WE- |
|||||||
|
DDR_CS- |
|||||||
|
DDR_CK+ |
|||||||
|
DDR_CK- |
|||||||
|
DDR_CKE |
|||||||
|
DDR_VREF |
|||||||
|
音频数据捕捉（共8个） |
|||||||
|
MCLK(D6) |
S/PDIF输入音频主时钟 |
||||||
|
SCLK(C6) |
I2S位时钟输入 |
||||||
|
AUD_IN[0] |
S/PDIF/DSD0音频输入 |
||||||
|
AUD_IN[1] |
I2S0/DSD1音频输入 |
||||||
|
AUD_IN[2] |
I2S1/DSD2音频输入 |
||||||
|
AUD_IN[3] |
I2S2/DSD3音频输入 |
||||||
|
AUD_IN[4] |
I2S3/DSD4音频输入 |
||||||
|
AUD_IN[5] |
Left/Right时钟/DSD5音频输入 |
||||||
|
SPI（共8个） |
|||||||
|
MOSI1 |
A8 |
串行端口1，主输出，从输入。串口1用于OSD控制 |
|||||
|
MISO1 |
B8 |
串行端口1，主输入，从输出。串口1用于OSD控制 |
|||||
|
SCK1 |
C8 |
串行端口1的时钟。串口1用于OSD控制 |
|||||
|
CS1 |
D8 |
串行端口1的片选。串口1用于OSD控制 |
|||||
|
MOSI2 |
B9 |
串行端口2，主输出，从输入。串口2用于外部Flash ROM |
|||||
|
MISO2 |
B10 |
串行端口2，主输入，从输出。串口2用于外部Flash ROM |
|||||
|
SCK2 |
A9 |
串行端口2的时钟。串口2用于外部Flash ROM |
|||||
|
CS2 |
A10 |
串行端口2的片选。串口2用于外部Flash ROM |
|||||
|
I2C总线（共3个） |
|||||||
|
SDA |
D7 |
与Host通讯的I2C总线，通过4.7K的电阻上拉到3.3V上 |
|||||
|
SCL |
C7 |
||||||
|
ALSB |
B11 |
I2C地址选择，0：0x18；1：0x1A |
|||||
|
上一级控制（3个） |
|||||||
|
INT0 |
C10 |
中断0，当状态位改变时，这个脚触发 |
|||||
|
INT1 |
D10 |
HDMI发送器输出中断，状态位改变会在这个脚上触发中断 |
|||||
|
INT2 |
D11 |
HDMI接收器输入中断，状态位改变会在这个脚上触发中断 |
|||||
|
MASTER定时（共3个） |
|||||||
|
REF_VS |
D15 |
主定时模块的参考场输入 |
|||||
|
REF_HS |
D14 |
主定时模块的参考行输入 |
|||||
|
REF_CLK |
C15 |
主定时模块的参考时钟输入 |
|||||
|
ARC端口（共6个） |
|
||||||
|
HEAC_1- |
M23 |
HDMI以太网，来自HDMI连接器的音频通道Tx1 |
|||||
|
HEAC_1+ |
M22 |
||||||
|
ARC1_OUT |
B7 |
HDMI Tx1音频返回通道 |
|||||
|
HEAC_2- |
V23 |
HDMI以太网，来自HDMI连接器的音频通道Tx2 |
|||||
|
HEAC_2+ |
V22 |
||||||
|
ARC2_OUT |
A7 |
HDMI Tx2音频返回通道 |
|||||
|
复位和电源管理（共2个） |
|||||||
|
RESET |
A11 |
复位脚，低电平有效 |
|||||
|
PDN |
C11 |
掉电输入，这个脚控制ADV8005的电源状态 |
|||||
|
时钟（共2个） |
|
||||||
|
XTALN |
A12 |
晶振输出。如果使用外部时钟，这个脚不做连接。1.8V电平 |
|||||
|
XTALP |
B12 |
27MHz晶振输入，也可作为外部时钟时钟输入。电平是1.8V |
|||||
|
电源（共204个）共需要3种电源：3.3V/1.8V/1.845V，功耗大约4W |
|||||||
|
数字接口电源（3.3V/3.0mA/9.9mW） |
|||||||
|
DVDD_IO（5） |
数字接口电源（3.3V） |
||||||
|
数字电源（1.8V/1694mA/ 3049.2mW） |
|||||||
|
PVDD_DDR（1） |
DDR接口PLL电源（1.8V） |
|
|||||
|
DVDD（10） |
数字电源（1.8V） |
|
|||||
|
DVDD_DDR（8） |
DDR接口电源（1.8V） |
|
|||||
|
HDMI Rx输入模拟电源（3.3V/63mA/ 207.9mW） |
|||||||
|
AVDD1（C、17、C20、C21共3个） |
HDMI Rx输入模拟电源（3.3V） |
||||||
|
Encoder模拟电源（3.3V/38mA/ 125.4mW） |
|||||||
|
AVDD2（D20、D21共2个） |
模拟电源（3.3V） |
||||||
|
HDMI Tx1模拟电源（1.8V/29mA/ 52.2mW） |
|||||||
|
AVDD3（G23、N23共2个） |
HDMI Tx1模拟电源（1.8V） |
||||||
|
HDMI Tx2模拟电源（1.8V/27mA/ 48.6mW） |
|||||||
|
AVDD4（N22、W22、W23供3个） |
HDMI Tx2模拟电源（1.8V） |
||||||
|
比较器电源（1.8V/78mA/140.4 mW） |
|||||||
|
CVDD1（A16、A21共2个） |
比较器电源（1.8V） |
||||||
|
PLL模拟电源（1.8V/23mA/ 41.4mW） |
|||||||
|
PVDD1（B13） |
PLL模拟电源（1.8V） |
||||||
|
PLL数字电源（1.8V/21mA/ 37.8mW） |
|||||||
|
PVDD2（A13） |
PLL数字电源（1.8V） |
||||||
|
Encoder PLL电源（1.8V/14mA/ 25.2mW） |
|||||||
|
PVDD3（F21） |
PLL电源（1.8V） |
||||||
|
HDMI Tx1 PLL电源（1.845V/75mA/ 138.4mW） |
|||||||
|
PVDD5（M21、N21共2个） |
HDMI发送器1 PLL电源（1.845V） |
||||||
|
HDMI Tx2 PLL电源（1.845V/75mA/ 138.4mW） |
|||||||
|
PVDD6（V21、W21共2个） |
HDMI发送器2 PLL电源（1.845V） |
||||||
|
GND（148） |
地 |
||||||
|
DNC（9） |
悬空不接 |
||||||
|
TEST1、2、3、4 |
测试脚。悬空不接 |
||||||
2.2 基本功能
2.3.1 视频输入
视频数据能以多种方法输入到ADV8005里，灵活的60bitTTL输入端口可以配置成双视频输入（视频TTL输入和外部OSD TTL输入）、一个视频输入、或一个视频输入加一个外部alpha通道。60位的TTL输入是非常灵活的，可以配置成许多不同的方案。视频还可以通过串行视频Rx输入到ADV8005，这可以用作设备间的互联。
在TTL输入之后的切换器将视频TTL输入脚和EXTOSD TTL输入脚切换到主副输入通道上。主输入通道有一个输入格式化器、人工可编程的CSC、updither功能、ACE、对比度、亮度、饱和度控制。付输入通道有一个输入格式化器、人工可编程的CSC、updither功能。串行视频Rx直接连接到Rx输入通道，有输入格式化器、人工编程的CSC和updither功能。
2.3.2 专业配置
如果不需要HDMI和模拟视频输出，可以满足专业应用，ADV8005提供30bit TTL输入，30bit TTL输出模式，这个模式适合这样的应用：在两个TTL接口之间需要一个视频信号处理器（例如一个HDMI接收器和一个FPGA）
2.3.3 外部同步模式
ADV8005支持外部同步模式，在-这种模式，外部同步信号（VS和/或HS）加到ADV8005上，来自ADV8005的视频输出作为主同步定时设备的从设备。ADV8005还可以将两个输入同步到来自外部的参考同步信号上。外部的主同步信号是VS或/和HS。使用这个外部同步可以同步多个ADV8005输出视频流到一个外部同步输入上。
2.3.4 灵活的数字内核
ADV8005有一个灵活的数字核，允许多种选项来路由视频数据，这允许用户将OSD放在视频处理前面，以便OSD叠加在一个或多个输出上。另外，视频处理也可以放置在OSD前面，以确保所有输出能经过高质量的处理。数字核也可以配置，以便ADV8005在各种配置下能将输入的所有的或某一个视频输出出去。例如，画中画。
有许多常用的操作模式已经被定义好，使得用户可以方便快速地将ADV8005集成到系统中。
2.3.5 视频信号处理（VSP）
ADV8005提供视频去隔行和缩放能力，主VSP的去隔行算法采用一种运动自适应的高性能低角度边缘算法。支持输入视频分辨率有：480i，576i，1080i。
ADV8005里的双缩放器支持AD专利的缩放算法，提供高质量的视频放大和缩小功能，这种缩放算法消除许多诸如锯齿、边缘模糊和振铃等常见的问题。
ADV8005能在SD、HD和超级HD视频分辨率之间进行缩放转换。例如：480p、576p、720p、1080p以及4k x 2k。具备2个视频缩放器能够在ADV8005上产生不同分辨率的视频输出。ADV8005还能够在非CEA格式（如VESA）间进行缩放。
ADV8005还支持节奏检测（Cadencedetection）和帧率转换，从而使得电影格式视频能以它原始的帧率来显示出来，也可以转换成当地的电视刷新频率，ADV8005里的其它视频处理可以减少视频中诸如蚊子、随机、块噪声等常见的视频质量缺陷。ADV8005还包括视频比例转换、全景模式等。
视频尺度回读功能可以在VGA类型的图像输入时，帮助系统应用正确选择相位和频率。这些回读能用来辅助调节ADC前端设备的采样相位。
VSP包括如下一些特征：
l 高性能运动自适应SD/HD去隔行器和缩放器
l 两个缩放器使得ADV8005的输出分辨率可以独立调整
l 帧率转换器，支持23.976Hz、24Hz、25Hz、29.97Hz、30Hz、50Hz、59.94Hz和60Hz之间的帧率转换
l 噪声滤波可以减少随机、块、蚊子噪声
l 6个人工编程彩色空间转换布置在输入和输出之间
l 自动相位和频率回读。
2.3.6 OSD
ADV8005内置一个基于位图的OSD模块，使得用户能够创建一个吸引人的OSD设计，包括位图、动画、电影等生动的OSD设计，每个OSD区域具备独立的alpha融合能力和优先设置。
OSD开发工具Blimp能方便用户进行OSD的设计和开发，使用户可以避免对OSD硬件层的了解，这个工具自动产生2个设计元素：一个是设计资源：包括字符集和图像，这个资源必须下载到板子上的外部SPI Flash里；另一个是代码：它必须集成到系统APIs以便将OSD功能与系统功能连接到一起。
OSD设计资源在上电的时候被ADV8005的OSD协处理器加载到外部DDR2内存中，这个协处理器负责处理来自用户的高级命令，将其翻译成OSD的低级操作和直接内存存取（DMA）。
OSD具备下面特征：
n 像素级的alpha融合和分配给不同OSD分量的优先级
n 高性能OSD缩放器可以实现同一个分辨率的OSD渲染，以及不同分辨率的融合。
2.3.7 外部DDR2
做下面图像处理时需要外部DDR2内存：运动自适应去隔行、缩放、帧率转换和位图OSD叠加。外部内存带宽由输入视频格式所决定。依据不同的应用，ADV8005需要不同的内存组合（单或双内存）及内存容量（多达2个2Gb的内存）。
2.3.8 HDMI发送器
ADV8005具备双HDMI发送器，发送器支持所有的HDTV格式：高达4k x 2k，所有强制的、许多可选的、3D格式。每个HDMI发送器具有音频返回通道（ARC）接收器，片内微处理器单元具有显示数据通道（DDC）I2C主控器以执行HDCP操作和EDID操作。
HDMI Tx特点：
l 支持所有格式的4k x 2k
l 支持音频返回通道（ARC）
l 强制3D格式和许多可选3D格式
l HDMI音频接口支持多音频格式（S/PDIF，I2S，DSD，HBR），数据能被外部串行视频接收器应用或传递。
2.3.9 视频编码
AD8005具有高速数模转换视频编码器。6个12bit NSV，3.3V视频DACs提供CVBS、S-Video、YPbPr/RGB等SD、ED、HD视频格式，可以同时输出SD和ED/HD视频。有两个版本：Rovi（ADV8005KBCZ-8A）和非Rovi（ADV8005KBCZ-8N）。
Encoder具备如下特征：
l 6个12bit的NSV视频DACs能输出高达1080p的标准视频。
l 支持多种格式的视频输出：CVBS、S-Video（Y/C）分量YPrPb（SD、ED和HD），以及分量RGB（SD、ED和HD）。
l SD和ED/HD并行工作
l 复制产生关联系统（VGMS）
l WSS
l 兼容Rovi Rev.7.1L1（SD）和Rev.1.4（ED）
2.3.10 典型应用框图
3．设计考虑
3.1 上电顺序问题
1) 保持/RESET和PDN脚为低
2) 3.3V电源上电（DVDD_IO，AVDD1，AVDD2）
3) 3.3V到达推荐值最小值3.14V时，再至少延迟20ms，给1.8V上电
4) 给1.8V上电（DVDD、PVDD1、PVDD2、PVDD3、CVDD1、AVDD3、AVDD4、DVDD_DDR、PVDD_DDR）以及1.845V电源（PVDD5、PVDD6）。这些电源一起上电，彼此差不多于0.3V
5) 拉高/RESET
6) 在完全上电之后。在重新复位一次。
3.2 散热考虑
ADV8005的热性能受到很多因素影响，例如：功耗、PCB、环境温度。但是必须确保ADV8005的结温不要超过125摄氏度[c1] 。
4．寄存器映射结构
ADV8005通过I2C兼容的接口来进行控制，ADV8005寻址是16比特，数据是8bit，I2C写格式为《I2C地址》、《地址高位》、《地址地位》、《数据》。
例如，写入0xFF到编码器寄存器空间，这个寄存器是0xE4AF，I2C写入内容顺序为：0x1A、0xE4， 0xAF，0xFF。地址分配见表8，图37显示ADV8005的寄存器映射结构。ADV8005也有很多用于OSD功能SPI寄存器，这些寄存器通过Blimp软件工具定义的APIs来存取