Дочерняя карта приемника HDMI

HDMI RX HSMC — дочерняя плата (Terasic), которая позволяет FPGA‑системе принимать HDMI‑поток: видео, аудио, служебные пакеты (DDC, CEC) и данные HDCP. Плата берёт на себя физический уровень (приём TMDS‑сигналов, восстановление тактовой частоты, джиттер‑буфер, HDCP‑декодирование), а FPGA получает структурированные данные — пиксели, синхронизацию, аудиосэмплы и метаданные.

Ключевое преимущество — не нужно самостоятельно проектировать высокоскоростной приёмник: модуль уже содержит HDMI‑PHY и логику обработки, а пользователю остаётся реализовать обработку видео (фильтрацию, масштабирование, кодирование, вывод на другой интерфейс и т. п.) на FPGA. В комплекте обычно идёт референсный дизайн (Verilog/VHDL + примеры на C), который можно адаптировать под свои задачи.

Плата востребована в R&D видеосистем, центрах верификации, на производстве видеооборудования и в вузах для лабораторных работ по цифровой обработке видео, интерфейсам HDMI и архитектуре FPGA‑систем.

Основные преимущества
Готовый HDMI‑приёмник на плате. Не требуется проектировать и разводить высокоскоростные TMDS‑линии и подбирать компоненты — вся PHY‑часть уже реализована.
Поддержка полного HDMI‑стека. Приём видео, аудио, DDC (EDID), CEC и HDCP (в зависимости от ревизии модуля) — можно сразу работать с реальными источниками (медиаплеерами, ПК, камерами).
Структурированный выход для FPGA. Данные приходят в виде потока пикселей, сигналов синхронизации, аудио и служебных пакетов — удобно для дальнейшей обработки и маршрутизации.
Совместимость с HSMC и GX‑ПЛИС. Работает с платами на базе Stratix, Arria, Cyclone GX с трансиверами и HSMC.
Референсный дизайн и примеры. Исходный код на Verilog и C, тестовые проекты и инструкции ускоряют старт и снижают порог входа.
Развитая диагностика. Светодиоды статуса линка, EDID‑запроса, HDCP и ошибок позволяют быстро локализовать проблемы без сложных измерительных приборов.
Простота установки. Модуль вставляется в HSMC, питание и управление идут через разъём, не требуется отдельный блок питания.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Terasic (или совместимые аналоги)
Тип модуля	Дочерняя плата (daughter card) для HSMC
Назначение	Приём HDMI‑сигнала и передача данных в FPGA
Интерфейс к FPGA	HSMC (High‑Speed Mezzanine Connector)
Входной интерфейс	HDMI Type A (приём TMDS, DDC, CEC, HDCP)
Поддерживаемые разрешения	До 1080p/60 Гц (и выше, в зависимости от ревизии и FPGA)
Видеоформат на выходе FPGA	RGB/YCbCr, поток пикселей с синхронизацией (HSync, VSync, DE)
Аудио	Цифровой поток (I2S/TDM) или упакованные пакеты в зависимости от референсного дизайна
Поддержка протоколов	DDC (EDID), CEC, HDCP (зависит от ревизии)
Питание	Через HSMC (12 В, 3,3 В); встроенные DC/DC и стабилизаторы
Индикация	Светодиоды статуса HDMI‑линка, EDID, HDCP, ошибок
Поддерживаемые FPGA	Stratix IV GX, Stratix V GX, Arria V GX, Cyclone V GX и другие GX‑семейства с трансиверами и HSMC
Особенности разводки	Оптимизирована под высокие скорости, контроль импеданса, минимизация перекрёстных наводок
Совместимость с ПО	Quartus Prime, Platform Designer, Signal Tap, референсные проекты HDMI RX

Области применения
Плату удобно использовать для следующих задач:
Захват и анализ HDMI‑потока. Получение видео/аудио с реальных источников, анализ EDID, проверка совместимости, отладка синхронизации.
Цифровая обработка видео на FPGA. Масштабирование, цветокоррекция, наложение графики, детекция движения, кодирование/транскодирование, подготовка потока для вывода на другой интерфейс.
Разработка мостов и конвертеров. Преобразование HDMI в другие интерфейсы (MIPI, LVDS, SDI, DisplayPort и т. п.) с аппаратным ускорением на FPGA.
Тестирование видеоустройств. Использование в качестве референсного приёмника для проверки источников сигнала (медиаплееров, видеокарт, камер).
Обучение и лабораторные работы. Изучение HDMI, TMDS, HDCP, EDID, CEC, принципов цифрового видео и потоковой обработки на ПЛИС.
Прототипирование видеосистем. Быстрые стенды для захвата, буферизации, маршрутизации и вывода видео в реальном времени.
Исследовательские проекты. Аппаратная реализация алгоритмов видеоанализа, компрессии, шифрования и других функций с жёсткими требованиями к задержкам.

Поддержка и интеграция
Карта полностью интегрируется в экосистему Intel FPGA:
Quartus Prime — для синтеза, трассировки, временных ограничений и загрузки конфигурации.
Platform Designer (Qsys) — для построения системной шины, подключения видео‑ и аудиоинтерфейсов, генерации HDL‑обвязки.
Signal Tap и System Console — для внутрисхемного захвата сигналов, чтения регистров HDMI‑контроллера и диагностики ошибок линка.
Референсные проекты и IP‑ядра — готовые блоки для инициализации HDMI, обработки EDID, декодирования HDCP и формирования выходного видеопотока.
Примеры на Verilog/C — позволяют быстро запустить приём видео и аудио, проверить линк и начать разработку собственной логики обработки.
Для старта достаточно установить плату в HSMC‑слот хост‑платы, подключить HDMI‑источник (медиаплеер, ПК), загрузить референсный проект (приём и вывод на HDMI/VGA/другой интерфейс либо простая индикация статуса) и проверить линк, EDID и качество видеопотока.

Комплект поставки
В стандартный комплект входят:
плата HDMI RX HSMC;
документация (руководство пользователя, схемы, распиновки HSMC и HDMI, рекомендации по настройке HDMI‑приёмника, временные ограничения и советы по отладке);
гарантийные и сопроводительные документы;
референсный дизайн (исходные коды на Verilog, примеры на C, файлы проектов Quartus).
HDMI‑кабели, HDMI‑источники (медиаплееры, ПК), хост‑плата с HSMC, ПК с Quartus и ПО, осциллограф, логический анализатор в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары
Для полноценной работы и расширенного тестирования рекомендуется использовать:
HDMI‑источник сигнала (медиаплеер, видеокарта, камера) — для проверки линка и качества приёма.
HDMI‑кабель подходящей длины и категории (High Speed/Premium/Ultra High Speed в зависимости от требуемого разрешения).
хост‑плату с HSMC на базе GX‑семейства ПЛИС — как вычислительную основу для обработки видео.
ПК с Quartus Prime и Platform Designer — для разработки, моделирования и отладки проектов.
осциллограф и логический анализатор — для диагностики проблем на линиях, проверки глазковых диаграмм и временных диаграмм команд.
референсные проекты и IP‑ядра — для быстрого старта и сокращения времени на базовую инициализацию.
ПО для тестирования видео (генераторы тестовых паттернов, утилиты чтения EDID, анализа задержек) — если тесты выполняются с хост‑системы.

Почему стоит использовать HDMI RX HSMC для прототипирования и отладки
Карта позволяет сосредоточиться на разработке логики обработки видео, не отвлекаясь на проектирование физического уровня и разводку высокоскоростных линий. Наличие поддержки полного HDMI‑стека (включая HDCP, DDC и CEC) даёт возможность сразу работать с реальными устройствами, а референсный дизайн и примеры заметно ускоряют отладку. Это особенно важно при создании собственных видеорешений, где критичны стабильность линка, корректная обработка EDID и минимальные задержки.