OpenHarmony平臺驅動使用（五），HDMI

OpenHarmony平臺驅動使用（五）

HDMI

概述

功能簡介

HDMI（High Definition Multimedia Interface），即高清多媒體接口，主要用于DVD、機頂盒等音視頻Source到TV、顯示器等Sink設備的傳輸。

HDMI以主從方式工作，通常有一個Source端和一個Sink端。

HDMI接口定義了完成HDMI傳輸的通用方法集合，包括：

  • HDMI控制器管理：打開或關閉HDMI控制器。

  • HDMI啟動/停止傳輸：啟動或停止HDMI傳輸。

  • HDMI控制器設置：設置音頻、視頻及HDR屬性，設置色彩深度、聲音圖像消隱等。

  • HDMI讀取EDID：讀取Sink端原始的EDID數據。

  • HDMI熱插拔：注冊/注銷熱插拔回調函數。

基本概念

HDMI是Hitachi、Panasonic、Philips、Silicon Image、Sony、Thomson、Toshiba共同發布的一款音視頻傳輸協議。傳輸過程遵循TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）協議。

  • TMDS（Transition Minimized Differential signal）：過渡調制差分信號，也被稱為最小化傳輸差分信號，用于發送音頻、視頻及各種輔助數據。

  • DDC（Display Data Channel）：顯示數據通道，發送端與接收端可利用DDC通道得知彼此的發送與接收能力，但HDMI僅需單向獲知接收端（顯示器）的能力。

  • CEC（Consumer Electronics Control）：消費電子控制，該功能應該能夠在連接HDMI的發送設備與接收設備之間實現交互操作。

  • FRL（Fixed Rate Link）：TMDS 的架構進行訊號傳輸時，最高帶寬可達 18Gbps，而FRL模式的帶寬則提升到48 Gbps。

  • HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：即高帶寬數字內容保護技術，當用戶對高清晰信號進行非法復制時，該技術會進行干擾，降低復制出來的影像的質量，從而對內容進行保護。

  • EDID（Extended Display Identification Data）：擴展顯示標識數據，通常存儲在顯示器的固件中，標識供應商信息、EDID版本信息、最大圖像大小、顏色設置、廠商預設置、頻率范圍的限制以及顯示器名和序列號的字符串。

運作機制

在HDF框架中，HDMI模塊接口適配模式擬采用獨立服務模式，如圖1所示。在這種模式下，每一個設備對象會獨立發布一個設備服務來處理外部訪問，設備管理器收到API的訪問請求之后，通過提取該請求的參數，達到調用實際設備對象的相應內部方法的目的。獨立服務模式可以直接借助HDF設備管理器的服務管理能力，但需要為每個設備單獨配置設備節點，增加內存占用。

獨立服務模式下，核心層不會統一發布一個服務供上層使用，因此這種模式下驅動要為每個控制器發布一個服務，具體表現為：

  • 驅動適配者需要實現HdfDriverEntry的Bind鉤子函數以綁定服務。

  • device_info.hcs文件中deviceNode的policy字段為1或2，不能為0。

圖 1 HDMI獨立服務模式結構圖

HDMI獨立服務模式結構圖

HDMI模塊各分層作用：

  • 接口層提供打開HDMI設備、啟動HDMI傳輸、停止HDMI傳輸、聲音圖像消隱設置、設置色彩深度、獲取色彩深度、設置視頻屬性、獲取視頻屬性、設置HDR屬性、讀取Sink端原始EDID數據、注冊HDMI熱插拔檢測回調函數、注銷HDMI熱插拔檢測回調函數、關閉HDMI設備的接口。

  • 核心層主要提供HDMI控制器的打開、關閉及管理的能力，通過鉤子函數與適配層交互。

  • 適配層主要是將鉤子函數的功能實例化，實現具體的功能。

HDMI的Source端提供+5V和GND，用于DDC和CEC通信。通過DDC通道，Source端可以讀取Sink端的各項參數，如接受能力等；CEC為可選通道，用于同步Source端與Sink端的控制信號，改善用戶體驗。TMDS通道有四組差分信號，TMDS Clock Channel為TMDS提供時鐘信號，其余三組傳輸音視頻數據及各種輔助數據；HDP為熱插拔檢測端口，當有Sink端接入時，Source端會通過中斷服務程序進行響應。

HDMI物理連接如圖2所示：

圖 2 HDMI物理連線示意圖

HDMI物理連線示意圖

約束與限制

HDMI模塊當前僅支持輕量和小型系統內核（LiteOS），暫無實際適配驅動 。

使用指導

場景介紹

HDMI具有體積小，傳輸速率高，傳輸帶寬寬，兼容性好，能同時傳輸無壓縮音視頻信號等優點。與傳統的全模擬接口相比，HDMI不但增加了設備間接線的便捷性，還提供了一些HDMI特有的智能化功能，可用于小體積設備進行高質量音視頻傳輸的場景。

接口說明

HDMI模塊提供的主要接口如下所示，具體API詳見。

表 1 HDMI驅動API接口功能介紹

接口名描述
HdmiOpen打開HDMI控制器
HdmiClose關閉HDMI控制器
HdmiStart啟動HDMI傳輸
HdmiStop停止HDMI傳輸
HdmiAvmuteSet聲音圖像消隱設置
HdmiDeepColorSet設置色彩深度
HdmiDeepColorGet獲取色彩深度
HdmiSetVideoAttribute設置視頻屬性
HdmiSetAudioAttribute設置音頻屬性
HdmiSetHdrAttribute設置HDR屬性
HdmiReadSinkEdid讀取Sink端原始EDID數據
HdmiRegisterHpdCallbackFunc注冊HDMI熱插拔檢測回調函數
HdmiUnregisterHpdCallbackFunc注銷HDMI熱插拔檢測回調函數

開發步驟

使用HDMI設備的一般流程如圖3所示。

圖 3 HDMI設備使用流程圖

HDMI設備使用流程圖

打開HDMI控制器

在進行HDMI通信前，首先要調用HdmiOpen打開HDMI控制器。

DevHandle HdmiOpen(int16_t number);

表 2 HdmiOpen參數和返回值描述

參數參數描述
numberint16_t類型，HDMI控制器號
返回值返回值描述
NULL打開HDMI控制器失敗
控制器句柄打開的HDMI控制器句柄

假設系統中存在2個HDMI控制器，編號從0到1，以下代碼示例為獲取0號控制器：

DevHandle hdmiHandle = NULL;  // HDMI控制器句柄// 打開HDMI控制器
hdmiHandle = HdmiOpen(0);
if (hdmiHandle == NULL) {HDF_LOGE("HdmiOpen: hdmi open fail!\n");return NULL;
}
注冊熱插拔檢測回調函數
int32_t HdmiRegisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle, struct HdmiHpdCallbackInfo *callback);

表 3 HdmiRegisterHpdCallbackFunc參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
callback結構體指針，熱插拔回調函數信息
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS注冊成功
負數注冊失敗

注冊熱插拔檢測回調函數示例：

// 熱插拔檢測回調函數定義
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");// 調用者添加相關處理} else {HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");// 調用者添加相關處理}
}// 熱插拔檢測回調函數注冊示例
struct HdmiHpdCallbackInfo info = {0};
info.data = handle;
info.callbackFunc = HdmiHpdHandle;
ret = HdmiRegisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle, info);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiRegisterHpdCallbackFunc: Register hpd callback func fail, ret:%d", ret);return ret;
}
讀取EDID
int32_t HdmiReadSinkEdid(DevHandle handle, uint8_t *buffer, uint32_t len);

表 4 HdmiReadSinkEdid參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
bufferuint8_t類型指針，數據緩沖區
lenuint32_t類型，數據長度
返回值返回值描述
正整數成功讀取的原始EDID數據
負數或0讀取失敗

讀取Sink端的原始EDID數據示例：

int32_t len;
uint8_t edid[HDMI_EDID_MAX_LEN] = {0};len = HdmiReadSinkEdid(hdmiHandle, edid, HDMI_EDID_MAX_LEN);
if (len <= 0) {HDF_LOGE("HdmiReadSinkEdid: hdmi read sink edid fail, len = %d.", len);return HDF_FAILURE;
}
設置音頻屬性
int32_t HdmiSetAudioAttribute(DevHandle handle, struct HdmiAudioAttr *attr);

表 5 HdmiSetAudioAttribute參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
attr結構體指針，音頻屬性
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS設置成功
負數設置失敗

設置音頻屬性示例：

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 != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiSetAudioAttribute: hdmi set audio attribute fail!, ret:%d", ret);return ret;
}
設置視頻屬性
int32_t HdmiSetVideoAttribute(DevHandle handle, struct HdmiVideoAttr *attr);

表 6 HdmiSetVideoAttribute參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
attr結構體指針，視頻屬性
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS設置成功
負數設置失敗

設置視頻屬性示例：

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 != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiSetVideoAttribute: hdmi set video attribute fail, ret:%d.", ret);return ret;
}
設置HDR屬性
int32_t HdmiSetHdrAttribute(DevHandle handle, struct HdmiHdrAttr *attr);

表 7 HdmiSetHdrAttribute參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
attr結構體指針，HDR屬性
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS設置成功
負數設置失敗

設置HDR屬性示例：

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 != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiSetHdrAttribute: hdmi set hdr attribute fail, ret:%d", ret);return ret;
}
設置HDMI聲音圖像消隱
int32_t HdmiAvmuteSet(DevHandle handle, bool enable);

表 8 HdmiAvmuteSet參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
enable布爾值，使能/去使能avmute
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS設置成功
負數設置失敗

設置聲音圖像消隱示例：

int32_t ret;ret = HdmiAvmuteSet(hdmiHandle, true);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiAvmuteSet: hdmi avmute set fail, ret:%d", ret);return ret;
}
設置色彩深度
int32_t HdmiDeepColorSet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor color);

表 9 HdmiDeepColorSet參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
color枚舉類型，色彩深度
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS設置成功
負數設置失敗

設置色彩深度示例：

int32_t ret;ret = HdmiDeepColorSet(handle, HDMI_DEEP_COLOR_48BITS);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiDeepColorSet: hdmi deep color set fail, ret:%d.", ret);return ret;
}
獲取色彩深度
int32_t HdmiDeepColorGet(DevHandle handle, enum HdmiDeepColor *color);

表 10 HdmiDeepColorGet參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
color枚舉類型指針，色彩深度
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS獲取成功
負數獲取失敗

獲取色彩深度示例：

enum HdmiDeepColor color;
int32_t ret;ret = HdmiDeepColorGet(handle, &color);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiDeepColorGet: hdmi deep color get fail, ret:%d", ret);return ret;
}
啟動HDMI傳輸
int32_t HdmiStart(DevHandle handle);

表 11 HdmiStart參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS啟動成功
負數啟動失敗

啟動HDMI傳輸示例：

int32_t ret;ret = HdmiStart(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiStart: start transmission fail, ret:%d", ret);return ret;
}
停止HDMI傳輸
int32_t HdmiStop(DevHandle handle);

表 12 HdmiStop參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS停止成功
負數停止失敗

停止HDMI傳輸示例：

int32_t ret;ret = HdmiStop(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiStop: stop transmission fail, ret:%d.", ret);return ret;
}
注銷熱插拔檢測回調函數
int32_t HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(DevHandle handle);

表 13 HdmiUnregisterHpdCallbackFunc參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄
返回值返回值描述
HDF_SUCCESS注銷成功
負數注銷失敗

注銷熱插拔檢測回調函數示例：

int32_t ret;ret = HdmiUnregisterHpdCallbackFunc(hdmiHandle);
if (ret != HDF_SUCCESS) {HDF_LOGE("HdmiUnregisterHpdCallbackFunc：unregister fail, ret:%d.", ret);return ret;
}
關閉HDMI控制器
void HdmiClose(DevHandle handle);

表 14 HdmiClose參數和返回值描述

參數參數描述
handleDevHandle類型，HDMI控制器句柄

關閉HDMI控制器示例：

HdmiClose(hdmiHandle);

使用實例

本例程以操作開發板上的HDMI設備為例，詳細展示HDMI接口的完整使用流程。

本例擬在Hi3516DV300開發板上對虛擬驅動進行簡單的傳輸操作：

  • SOC：hi3516dv300。

  • HDMI控制器：使用0號HDMI控制器。

示例如下：

#include "hdmi_if.h"          /* HDMI標準接口頭文件 */
#include "hdf_log.h"         /* 標準日志打印頭文件 */
#include "osal_time.h"       /* 標準延遲&睡眠接口頭文件 *//* 熱插拔回調函數 */
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");/* 調用者添加相關處理 */} else {HDF_LOGD("HdmiHpdHandle: hot unplug");/* 調用者添加相關處理 */}
}/* 設置HDMI相關屬性 */
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例程總入口 */
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;
}

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