自定義載板RK3588HDMI輸入配置完整解決方案

Orange Pi 5 Plus HDMI輸入配置完整解決方案

📋 項目概述

本文檔記錄了Orange Pi 5 Plus HDMI1接口配置問題的完整分析和解決過程。從初始的"disconnected"狀態問題，到最終實現HDMI輸入功能的全過程技術分析。

🎯 問題描述

初始現象

  • HDMI1接口顯示"disconnected"狀態
  • 用戶需要了解HDMI1的tx0和tx1配置含義
  • 系統配置中存在資源沖突問題

預期目標

  • 理解RK3588 HDMI架構設計
  • 解決HDMI1接口功能問題
  • 實現HDMI輸入功能

🏗? 硬件架構分析

RK3588 HDMI控制器架構

芯片級控制器（3個）
hdmi0: hdmi@fde80000        # HDMI輸出控制器0
hdmi1: hdmi@fdea0000        # HDMI輸出控制器1  
hdmirx_ctrler: @fdee0000    # HDMI輸入控制器
硬件引腳模塊（3個）
hdmim0: 支持tx0/tx1輸出通道
hdmim1: 支持tx0/tx1輸出通道 + rx輸入通道
hdmim2: 支持tx0/tx1輸出通道 + rx輸入通道

TX0/TX1命名解析

重要理解：TX0和TX1不是兩個獨立的HDMI接口，而是一個HDMI模塊的兩個傳輸通道。

  • tx0 = 發送器通道0（主通道）
  • tx1 = 發送器通道1（次要通道）
  • 設計目的：在有限GPIO資源下實現靈活的引腳分配和復用

Orange Pi 5 Plus實際硬件連接

軟件配置 vs 硬件現實：

軟件層面配置：
hdmi0控制器 → hdmim0_tx0引腳 → 物理HDMI0接口（輸出）
hdmi1控制器 → hdmim混合引腳 → ? 未實際連接硬件實際連接：
hdmi0控制器 → hdmim0_tx0引腳 → 物理HDMI0接口（輸出）?
hdmirx_ctrler → hdmim1_rx引腳 → 物理HDMI1接口（輸入）?

🚨 問題根因分析

資源沖突詳解

HDMI1輸出配置（沖突方A）
hdmi1: hdmi@fdea0000 {pinctrl-0 = <&hdmim2_tx1_cec &hdmim0_tx1_hpd &hdmim1_tx1_scl &hdmim1_tx1_sda>;// ? 嘗試使用hdmim1模塊的I2C資源status = "disabled";  // 默認禁用狀態
}
HDMI接收器配置（沖突方B）
hdmirx_ctrler: hdmirx-controller@fdee0000 {pinctrl-0 = <&hdmim1_rx>;// ? 也需要hdmim1模塊的I2C資源status = "disabled";  // 默認禁用狀態
}
沖突核心

兩個功能都需要hdmim1模塊的I2C控制器來讀取EDID信息，但一個I2C控制器不能同時服務于輸入和輸出功能。

關鍵發現：硬件設計真相

通過詳細分析引腳定義發現：

HDMIM1模塊的引腳分配
hdmim1_tx0 引腳：GPIO0_PD1, GPIO3_PD4, GPIO0_PD5, GPIO0_PD4  # ? 未連接
hdmim1_tx1 引腳：GPIO0_PD2, GPIO3_PB7, GPIO3_PC6, GPIO3_PC5  # ? 未連接 
hdmim1_rx 引腳：GPIO3_PD1, GPIO3_PD2, GPIO3_PD3, GPIO3_PD4   # ? 已連接

結論：Orange Pi 5 Plus在PCB設計時，HDMI1的TX輸出引腳根本沒有連接，只連接了RX輸入引腳。硬件設計意圖就是"一個HDMI輸出 + 一個HDMI輸入"。

🛠? 解決方案實施

方案選擇

在兩個可選方案中，選擇了方案B：

  • 方案A：禁用HDMI接收器，嘗試啟用雙HDMI輸出（? 硬件不支持）
  • 方案B：禁用HDMI1輸出，啟用HDMI接收器（? 符合硬件設計）

具體實施步驟

步驟1：修改設備樹配置

文件位置：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtsi

// 禁用HDMI1輸出控制器（釋放hdmim1資源）
&hdmi1 {status = "disabled";  // 從默認disabled保持為disabled
};// 啟用HDMI接收器控制器
&hdmirx_ctrler {status = "okay";      // 從disabled改為okaymemory-region = <&cma>;// 使用hdmim1_rx引腳組合pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&hdmim1_rx_cec &hdmim1_rx_hpdin &hdmim1_rx_scl &hdmim1_rx_sda &hdmirx_det>;// 修正DET引腳配置（解決GPIO沖突）det-gpios = <&gpio2 RK_PB5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};// 禁用HDMI1發送器PHY（節省功耗）
&hdptxphy_hdmi1 {status = "disabled";
};
步驟2：解決GPIO沖突

DET引腳沖突解決：

// 禁用與GPIO2_B5沖突的觸摸屏功能
&gt9xx {status = "disabled";  // 釋放GPIO2_B5給HDMI接收器使用
};
步驟3：編譯和安裝
# 編譯設備樹
cd /path/to/orangepi-build
make dtbs# 備份原始設備樹文件
sudo cp /boot/dtbs/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb \/boot/dtbs/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb.backup# 安裝新的設備樹文件
sudo cp arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb \/boot/dtbs/rockchip/# 重啟系統應用更改
sudo reboot

? 功能驗證

驗證步驟1：檢查驅動加載

# 檢查HDMI接收器驅動是否正常加載
sudo dmesg | grep hdmirx# 期望輸出示例：
# [4.380391] rk_hdmirx fdee0000.hdmirx-controller: driver probe ok!
# [4.381897] rk_hdmirx fdee0000.hdmirx-controller: rk_hdmirx_hdcp_register success

驗證步驟2：檢查DRM狀態

# 檢查顯示接口狀態
cat /sys/class/drm/card*/status# 期望輸出：
# disconnected  # 禁用的HDMI1輸出
# connected     # 正常的HDMI0輸出  
# unknown       # 其他接口

驗證步驟3：檢查設備節點

# 檢查視頻設備節點
ls -la /dev/video*# 期望看到：
# /dev/video0   # HDMI輸入設備節點

驗證步驟4：測試V4L2功能

# 檢查V4L2設備列表
v4l2-ctl --list-devices# 查詢輸入時序（無輸入源時）
v4l2-ctl -d /dev/video0 --query-dv-timings# 期望輸出（無輸入源）：
# VIDIOC_QUERY_DV_TIMINGS: failed: No locks available
# Active width: 0
# Active height: 0

🔌 HDMI輸入源連接指南

硬件連接

接口識別
  • HDMI0：輸出接口（連接顯示器）
  • HDMI1：輸入接口（連接信號源）
連接拓撲
輸入源設備 ──[HDMI線]──> Orange Pi HDMI1 ──[處理]──> Orange Pi HDMI0 ──[HDMI線]──> 顯示器↑                           ↑                                ↑信號產生                   信號接收處理                      信號顯示

支持的輸入源設備

  • 筆記本電腦（HDMI輸出）
  • 臺式機顯卡（HDMI輸出）
  • 手機/平板（需USB-C/Lightning轉HDMI適配器）
  • 游戲機（PS5、Xbox、Nintendo Switch等）
  • 攝像機/錄像設備
  • 機頂盒/媒體播放器

連接步驟

  1. 關閉所有設備電源
  2. 連接HDMI線纜：
    輸入源設備HDMI輸出 → Orange Pi HDMI1接口
Orange Pi HDMI0接口 → 顯示器
  3. 開啟設備電源（建議順序）：
    • 先開啟Orange Pi
    • 再開啟輸入源設備
    • 最后開啟顯示器

輸入源設備配置

Windows系統
快捷鍵：Win + P
選擇："擴展顯示"或"復制顯示"
macOS系統
路徑：系統偏好設置 → 顯示器 → 排列
操作：勾選"鏡像顯示器"
Linux系統
# 啟用HDMI輸出
xrandr --output HDMI-1 --mode 1920x1080 --rate 60# 或自動配置
xrandr --output HDMI-1 --auto

🔍 信號檢測驗證

實時監控連接狀態

# 在一個終端運行（保持開啟）
sudo dmesg -w | grep hdmirx

連接狀態變化

無輸入源時
hdmirx_wait_lock_and_get_timing signal not lock, tmds_clk_ratio:0
mu_st:0x0, scdc_st:0x0, dma_st10:0x10
檢測到輸入源后
hdmirx signal lock successful
hdmirx: detected timing: 1920x1080@60Hz  
tmds_clk_ratio:1
mu_st:0x1

驗證輸入時序

# 連接輸入源后檢查檢測到的時序
v4l2-ctl -d /dev/video0 --query-dv-timings# 成功時的期望輸出：
# Active width: 1920
# Active height: 1080
# Pixelclock: 148500000 Hz
# Frame format: progressive

🎬 視頻捕獲功能測試

基礎數據捕獲測試

# 簡單數據流測試
v4l2-ctl -d /dev/video0 --stream-mmap --stream-count=10 --stream-to=/tmp/test.raw# 檢查捕獲的數據大小
ls -la /tmp/test.raw
# 如果文件大小 > 0，說明成功捕獲數據

GStreamer視頻預覽

# 實時預覽（需要連接顯示器）
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 ! videoconvert ! autovideosink# 如果沒有顯示器，可以測試編碼
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 num-buffers=300 ! \videoconvert ! x264enc ! mp4mux ! filesink location=test.mp4

完整錄制功能

# 高質量錄制命令
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 ! \video/x-raw,width=1920,height=1080,framerate=60/1 ! \videoconvert ! x264enc bitrate=8000 ! mp4mux ! \filesink location=hdmi_capture_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).mp4

🛠? 故障排除

常見問題及解決方案

問題1：沒有/dev/video0設備

原因：HDMI接收器驅動未正確加載
解決：

# 檢查設備樹是否正確編譯安裝
sudo dmesg | grep hdmirx
# 如果沒有相關消息，重新編譯安裝設備樹
問題2：設備存在但無法檢測輸入

原因：輸入源配置問題或線纜問題
解決：

# 1. 檢查輸入源是否啟用HDMI輸出
# 2. 嘗試更換HDMI線纜
# 3. 測試輸入源設備連接其他顯示器是否正常
問題3：檢測到信號但無法錄制

原因：格式不匹配或編碼器問題
解決：

# 查看支持的格式
v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext# 使用檢測到的實際格式
v4l2-ctl -d /dev/video0 --get-fmt-video
問題4：錄制文件無內容

原因：權限問題或存儲空間不足
解決：

# 檢查存儲空間
df -h# 檢查文件權限
ls -la /path/to/output/directory

📊 功能特性總結

實現的功能

  • ? HDMI輸入信號檢測
  • ? 自動時序識別（支持1080p@60Hz等標準格式）
  • ? V4L2視頻設備接口
  • ? 實時視頻流捕獲
  • ? H.264編碼錄制
  • ? HDCP內容保護支持

技術規格

  • 支持分辨率：最高1920x1080@60Hz
  • 輸入接口：HDMI 1.4/2.0兼容
  • 輸出格式：YUV420, RGB等
  • 編碼格式：H.264, H.265（硬件加速）
  • API接口：V4L2標準接口

應用場景

  • 視頻錄制：游戲錄制、會議錄制
  • 視頻流媒體：直播推流、實時轉碼
  • 視頻監控：HDMI信號監控和存儲
  • 視頻處理：實時視頻分析和處理

📚 技術文檔參考

相關文件路徑

設備樹源碼：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtsi
引腳配置：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588s-pinctrl.dtsi
驅動代碼：drivers/media/platform/rockchip/hdmirx/

重要配置節點

&hdmirx_ctrler     # HDMI接收器控制器
&hdmi1             # HDMI1輸出控制器（已禁用）
&hdptxphy_hdmi1    # HDMI1發送器PHY（已禁用）

調試命令

# 驅動狀態檢查
sudo dmesg | grep hdmirx# 設備節點驗證
ls -la /dev/video* /dev/media*# V4L2功能測試
v4l2-ctl --list-devices
v4l2-ctl -d /dev/video0 --all# 實時日志監控
sudo dmesg -w | grep hdmirx

🎯 項目總結

關鍵成果

  1. 問題根因識別：發現了hdmim1模塊資源沖突的本質問題
  2. 硬件設計理解：明確了Orange Pi 5 Plus的真實硬件設計意圖
  3. 功能實現：成功啟用HDMI輸入功能，替代了無法使用的HDMI1輸出
  4. 完整驗證：建立了從硬件檢測到視頻錄制的完整測試流程

技術價值

  • 嵌入式調試方法：展示了從現象到根因的完整分析流程
  • 設備樹配置：提供了RK3588 HDMI配置的實際案例
  • 硬件資源管理：演示了多功能模塊資源沖突的解決方案

經驗教訓

  1. 硬件優先原則：軟件配置必須符合實際硬件連接
  2. 資源沖突分析：需要深入理解硬件模塊的資源共享關系
  3. 逐步驗證方法：從底層驅動到上層應用的分層驗證策略

📝 文檔信息

創建日期：2024年12月
適用版本：Orange Pi 5 Plus, RK3588芯片, Linux 5.10內核
文檔狀態：已驗證可用
維護者：嵌入式開發團隊

版權聲明：本文檔基于實際項目經驗編寫，僅供技術交流和學習使用。

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