LT6911UXC 与 LT9611UXC 视频桥接芯片固件架构与功能详解

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摘要

本文深入剖析龙讯半导体（Lontium）两款主流视频桥接芯片LT6911UXC与LT9611UXC的参考固件代码。这两款芯片广泛应用于视频采集、转换和传输领域，尤其在对接海思（HiSilicon）3519A/3559A等SoC平台时扮演关键角色。本文将从整体架构、核心功能模块、初始化流程以及与海思平台的集成方式等多个维度，详细解读其固件实现原理，为开发者提供一份高质量的技术参考。

1. 芯片功能定位与整体架构

1.1 功能定位

LT9611UXC: 主要作为MIPI CSI-2/DSI 接收端 (Rx)，将来自摄像头或显示源的 MIPI 信号转换为HDMI 2.0输出。常用于视频采集卡、无人机图传接收端等场景。
LT6911UXC: 主要作为HDMI 接收端 (Rx)，将 HDMI 信号转换为MIPI CSI-2输出。常用于视频采集设备，将 HDMI 源（如游戏机、机顶盒）接入海思等嵌入式处理平台。

两者在系统中互为“镜像”，共同构成了 HDMI 与 MIPI 两大主流视频接口间的桥梁。

1.2 固件整体架构

两者的固件均采用基于 8051 内核的嵌入式 C 语言编写，遵循典型的嵌入式系统分层架构：

硬件抽象层 (HAL): 通过register.c和register.h文件，将芯片内部成百上千个寄存器（如BK8000REG,BK8100REG等）映射为可直接读写的 C 变量，屏蔽了底层硬件细节。
驱动层: 包含 I2C 主机驱动 (i2c_master.c)、UART 调试驱动 (uart.h)、定时器 (timer.h) 等基础外设驱动。
核心业务逻辑层: 围绕视频信号处理的核心功能，如 EDID 管理、HPD（热插拔检测）处理、视频时序解析与配置、SCDC（Status and Control Data Channel）管理等。
应用层/主循环:main.c中的LT9611UX_MainLoop()或类似主循环函数，负责协调各模块工作，响应系统事件。

2. 核心功能模块详解

2.1 视频时序解析与配置

这是桥接芯片最核心的功能。固件通过解析输入信号的时序参数（水平/垂直前肩、后肩、同步脉宽、有效像素等），并将其与预定义的分辨率列表进行匹配。

分辨率列表: 在config.c中定义了一个struct video_timing resolution[]数组，包含了从 VGA 到 4K@60Hz 的多种标准分辨率及其对应的时序参数和帧率（framerate）。

// 示例：1920x1080@60Hz

{ 88, 44, 148, 1920, 2200, 4, 5, 36, 1080, 1125, 60, 16}

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// {hfp, hs, hbp, hact, htotal, vfp, vs, vbp, vact, vtotal, framerate, vic}

时序匹配流程(LT9611UXVideoCheck):
1. 通过读取芯片内部寄存器（如BKD090REG,BKD091REG）获取当前输入信号的hact和vact。
2. 遍历resolution[]数组，寻找hact和vact匹配的条目。
3. 进一步通过LT9611UXFramerateCheck()函数读取帧时间寄存器 (BK8688~8AREG) 来计算并匹配帧率。
4. 匹配成功后，将完整的时序参数（包括 PCLK 频率）填充到全局结构体videoformat中，并调用LT9611UXSet_Timing()将这些参数写入芯片的相应寄存器，完成输出端（HDMI 或 MIPI）的配置。

2.2 EDID (Extended Display Identification Data) 管理

EDID 是显示器向源设备（如显卡、播放器）宣告其能力（支持的分辨率、刷新率等）的数据块。

EDID 读取(LT9611UXReadEDID):
芯片通过模拟 I2C 主机（I2cMasterChoice(EDID_Config)）与 HDMI 接收端（Sink）通信。
从 I2C 地址0xA0读取标准的 128/256 字节 EDID 数据块。
进行 CRC 校验以确保数据完整性。

EDID 写入(LT9611UXWriteEdidToShadow/LT86121TXWriteEdidToShadow):
对于LT9611UXC (MIPI->HDMI)，它需要向 HDMI 源（Source）提供一个 EDID，告诉对方自己能接收什么样的信号。固件会将一个默认的 EDID（通常在edid.c中定义，支持 4K60 等高规格）写入芯片内部的 EDID Shadow RAM (BKB00AREG和BKB0B0REG)。
对于LT6911UXC (HDMI->MIPI)，其配套的 HDMI 发送端（如 LT86121TX）也需要向 HDMI 源提供 EDID。

2.3 HPD (Hot Plug Detect) 与中断处理

HPD 信号用于检测 HDMI 线缆的插拔状态。

HPD 状态检测(LT9611UXHPDCheck):
定期读取寄存器BK85A0REG的最低位，该位反映了物理 HPD 引脚的状态。
状态变化会更新全局标志flaghdmihpd_state。

HPD 中断驱动流程:
1. 当 HPD 从低变高（设备插入）时，主循环检测到flaghdmihpdstate变为真。
2. 触发LT9611UXEDIDRead()或LT9611UXWriteEdidTo_Shadow()。
3. 一旦 EDID 交换完成，HDMI 源设备就会开始发送视频信号，芯片随即进入视频时序解析和配置流程。

2.4 SCDC (Status and Control Data Channel) 管理

SCDC 是 HDMI 2.0 引入的用于传输状态和控制信息的通道，对实现 4K@60Hz 至关重要。

SCDC 初始化(LT9611UXTXSCDC_Set):
固件通过 I2C 向地址0xA8写入特定命令（如0x03），启用 HDMI 2.0 的 TMDSBitClock_Ratio 等特性。
代码中包含重试机制，确保 SCDC 配置成功。

HDMI 2.0 模式判定:
在LT9611UXVideoCheck函数末尾，通过判断videoformat.pclkkhz是否大于 550MHz 来区分 HDMI 1.4 和 HDMI 2.0 模式，并设置全局标志flaghdmi20_mode。

3. 与海思（HiSilicon）平台的集成

LT6911UXC资料merged.txt中包含了大量与海思 3519A/3559A 平台集成的示例代码，主要体现在sampleLT6911目录下。

3.1 MIPI 接口配置

海思平台通过其 VI（Video Input）模块接收来自 LT6911UXC 的 MIPI CSI-2 数据。集成的关键在于正确配置combodevattr_t结构体。

combo_dev_attr_t MIPI_LT6911UXC_ATTR = { .devno = 0, .input_mode = INPUT_MODE_MIPI, .data_rate = MIPI_DATA_RATE_X1, .img_rect = {0, 0, 1920, 1080}, // 图像分辨率 .mipi_attr = { DATA_TYPE_YUV422_8BIT, // 数据格式 HI_MIPI_WDR_MODE_NONE, {0, 1, 2, 3} // 使用的 MIPI 数据通道 } };

3.2 通过 `ioctl` 配置 LT6911UXC

有趣的是，部分示例代码展示了通过海思的HIMIPITXSETCMDioctl 命令来间接配置 LT6911UXC。这表明在某些硬件设计中，LT6911UXC 的配置 I2C 接口可能连接到了海思 SoC 的 I2C 控制器上，而非其自身的 8051 内核。

// 通过海思驱动向 LT6911UXC 发送配置命令 cmd_info.devno = 0; cmd_info.cmd_size = 0x11; // 命令数据 cmd_info.data_type = 0x29; // 命令类型 cmd_info.cmd = cmd; ioctl(fd, HI_MIPI_TX_SET_CMD, &cmd_info);

这种方式将 LT6911UXC 的配置逻辑上移到了运行 Linux 的海思主 CPU 上，提供了更大的灵活性。