汽车行业中如何应用HDMI技术

通过使用HDMI行业标准，汽车制造商可以更快速地集成汽车高清电影播放功能：

该系统可采用汽车级蓝光驱动器，通过HDMI规范中的E型电缆和连接器进行连接。由于HDMI标准能够同步传输音频和视频内容，并提供内容保护，因此不需要额外的网络或音频总线连接至音频放大器。

除了蓝光播放器外，越来越多的乘客和驾驶员也希望将移动设备连接到汽车信息娱乐系统。智能手机有望成为娱乐中心，从而显著降低汽车信息娱乐系统的处理要求、复杂性和成本。智能手机的设计周期比汽车信息娱乐系统短得多，因此可以确保最新消费型产品开发成果迅速应用于汽车。

HDMI提供高质量的无压缩馈送，非常适合将移动设备连接至汽车信息娱乐系统。对于汽车行业而言，HDMI电缆具有低噪声耦合，不易受到车内其他设备的影响。

图1展示了汽车设计中HDMI应用的一个示例。音响主机有两个HDMI输入、一个音频输出和一个显示屏视频输出。HDMI接收器(Rx)解码来自两个HDMI输入的视频并提取音频。音频转换为模拟信号并连接至扬声器。第一个HDMI输入连接到安装的蓝光播放器，可能位于汽车的后备箱。第二个HDMI输入提供与配备HDMI的便携式媒体设备的连接，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机和摄像机等。

HDMI接口广泛应用于消费类电子设备，但将其集成到汽车应用中带来了新的挑战。汽车应用可能包括开放系统或封闭系统。开放系统允许连接消费型设备，如智能电话或平板电脑。封闭系统则允许汽车娱乐系统内部的专用模块互连。

封闭系统可以采用交流耦合以提供电池短路(STB)和接地短路(STG)保护。虽然HDMI规范中未明确说明这一点，但这一设计提供了汽车应用问题的巧妙解决方案。如果HDMI电缆出现故障情况，发生电池短路或接地短路，HDMI接收器和发送器IC不会受到损坏。

在HDMI接口中使用的信号电平是3.3V和5V，因此汽车电池正端(12V)短路通常会损坏HDMI接收器和发送器。如果HDMI接口采用交流耦合，则HDMIRx和Tx之间的共模电压不会损坏IC。此外，需要一个过压保护电路来保护HDMIDDC线路，因为这些线路不能交流耦合。

图2显示了如何实施STB和STG保护的高电平示例。HDMITx和HDMIRx交流耦合电路设计为成对使用。图2展示了HDMI的STB和STG保护CCT框图。

在PCB设计中，为HDMITMDS线路添加STB保护电路时，需要避免影响线路性能或匹配阻抗。建议让STB保护电路尽可能接近HDMITMDS走线，以最大程度减小走线之外的分支线长度，并降低由于分支线而产生的反射可能性。

图3显示了在HDMITxTMDS线路上实施交流耦合的一种电路。交流耦合电容提供STB和STG隔离，并应在TMDS频率下视为短路。必须耐受18V直流电压。由于汽车电池输出通常为12V，交流发电机输出约为14.5V，因此STB测试通常使用18V电压，以提供一些安全裕量。HDMITx切换电流源，需要为3.3V电压提供上拉电阻。图3还展示了TMDS线路差分对的每条线路必须具有50Ω的交流阻抗。

图4展示了HDMIRXTMDS交流耦合电路。交流耦合电容阻止共模电压，并保护HDMIRx以避免在STB和STG条件下损坏。上游HDMITx必须为交流耦合，才能让此电路正常工作。图4还显示了RCLAMP0524PA器件提供的ESD保护。

通过上述测试和验证，我们确保了汽车应用中HDMI接口的可靠性和稳定性。这些电路通过了最高165MHz频率下的HDMITMDS兼容性测试，满足了汽车行业的需求。

总结而言，HDMI技术在汽车行业中的应用为信息娱乐系统带来了前所未有的功能和性能提升，满足了乘客和驾驶员对高质量音频和视频体验的需求。