影音转接硬件开发中,eARC音频回传、多音源切换与视频信号合成常面临音频格式兼容复杂与外部MCU增加BOM成本等问题。ITE Tech. Inc. 的IT6622在7×7mm QFN56封装内集成HDMI 1.4b发送器、eARC/ARC音频接收单元、音频多路复用器、内置视频图案发生器与嵌入式MCU+Flash,无需外部主控即可完成音视频处理与HDMI信号输出。
一、芯片概述与硬件架构1.1 系统级应用拓扑HDMI线缆回传的eARC/ARC差分音频信号送入eARC接收模拟前端,完成DMAC链路解码后进入音频数据解码器;音频多路复用单元可在eARC回传音频与外部I2S/SPDIF输入音源间切换混合。视频来源包括内置图案发生器生成的测试图像时序,音频流与之共同送入TX编码器,经HDMI-TX模拟前端输出TMDS差分信号。片载MCU与Flash统筹eARC发现/断开流程、HDCP密钥管理、CEC协议处理与寄存器配置。I2C从机接口供外部主控访问寄存器。
1.2 内部功能模块划分HDMI-TX发送模拟域包含HDMI 1.4b TMDS发送PHY,单通道速率最高3Gbps,支持输出电流、预加重与源端终端可编程,通道可软件互换;内置硬件HDCP 1.4加密引擎,出厂预烧录唯一密钥。
eARC/ARC接收模拟域兼容HDMI 2.1 eARC与HDMI 1.4 ARC,DMAC带宽98.304Mbps,无需视频通路即可独立完成音频接收。
音频处理与多路混合域包含音频解码器与多路音频MUX,RX侧提供四路I2S输出及SPDIF/DSD输出,TX侧提供四路I2S输入,采样率32~192kHz,最高支持768kHz HBR音频。
视频图案生成域内置视频图案发生器,输出多种标准视频时序,可与外部音频流合并生成完整HDMI输出流。
MCU与配置存储域搭载嵌入式MCU与片上Flash,内置256字节Capabilities Data Structure;提供I2C从机、UART调试接口与硬件CEC-PHY单元。
电源域采用多组独立1.0V内核/TX-PHY/eARC-PHY电源及1.8V/3.3V IO模拟电源,各模拟通路拥有独立供电引脚。
1.3 封装与关键参数芯片型号为IT6622FN,采用56-pin QFN封装(7×7mm,带散热焊盘),工作温度范围为-20℃至70℃。HDMI输出最高支持4K@30;eARC接收支持8声道192kHz L-PCM与HBR压缩音频;音频接口兼容I2S、TDM、SPDIF与DSD;支持待机与休眠多级可编程功耗管理。
二、核心处理机制2.1 eARC接收与音频解码eARC RX模拟前端接收差分DMAC音频信号,硬件完成eARC发现与链路断开检测流程,FSM状态机处理协议交互,固件依靠中断与寄存器读取链路状态。eARC链路可独立工作,HDMI TX侧无需有效视频信号。解码后音频流送入音频MUX单元,与外部I2S、SPDIF音源进行多路选择或混合。
2.2 音频多路复用与音视频合成音频多路复用单元提供多组配置选项,可选择eARC回传音频或外部输入音频作为输出音源。内置视频图案发生器产生标准视频时序,可将外部输入音频与内部生成视频合并输出完整HDMI信号,适用于整机测试与信号模拟场景。输出音频支持I2S、TDM、SPDIF与DSD多种格式,可对接后级音频处理器件。
2.3 MCU与系统管控片上MCU加载内部Flash固件,处理eARC协议状态、HDCP握手与CEC控制,无需外接存储与MCU。256字节Capabilities Data Structure需固件初始化后再使能eARC HPD信号。PCSCL/PCSDA构成I2C配置接口供外部主控读写寄存器,URDBG调试串口输出运行状态日志。
三、电源与设计约束3.1 多轨供电与噪声控制芯片采用多组独立1.0V内核/TX-PHY/eARC-PHY电源及1.8V/3.3V IO模拟电源。1.0V电源轨噪声峰峰值不超过50mVpp,3.3V电源轨噪声上限为100mVpp。各电源引脚需就近布置高频去耦电容,PLL与eARC模拟电源建议增加滤波网络以降低相位噪声。
3.2 上电与掉电时序上电时1.0V内核电源应先达到0.9倍额定值,3.3V IO电源滞后上升,两类电压上升间隔不超过1ms。电压稳定后硬件复位引脚需保持低电平再释放(具体时序参数参考ITE Hardware Guidelines)。掉电时3.3V IO电源优先下拉,与1.0V内核电压下降间隔控制在1ms以内。
3.3 PCB布局建议HDMI-TX四组TMDS差分与eARC RX差分走线应分区布局,保证完整连续地平面,差分阻抗匹配100Ω。PLL与eARC模拟电源引脚需就近放置去耦电容。I2C、CEC与GPIO低速控制线应远离TMDS与eARC高速差分区域,间距建议不小于3倍线宽。27MHz晶振需紧邻XTAL引脚并局部包地以降低EMI。I2S/SPDIF音频走线应远离高速差分区域以减少数字噪声耦合。QFN底部散热焊盘需完整铺铜并采用多过孔连接地平面以改善散热。
四、典型应用场景IT6622的eARC接收仅做音频回传,不支持HDMI视频接收。片上Capabilities Data Structure为RAM类型,上电需固件初始化。图案发生器仅输出视频时序,无外部视频数据接收通路。CEC为硬件PHY,上层协议逻辑依靠片载MCU固件实现。该芯片适用于回音壁音频转接板、影音切换附件、整机音视频测试工装、嵌入式HDMI信号模拟装置及家庭多媒体控制板卡等硬件平台。
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