HDTV-Decoder Karte selber bauen! Der Wahnsinn ist zu Ende!

Hallo Leute,

ich plane eine HDTV-Decoder Karte selbst zu bauen. Als passis werde ich einen TI TMS320DM642 DSP verwenden. Als Funtionsumfang wird die Karte folgendes beinhalten:

- Hardwaredecodierung von Audio/Video-Informationen, wie z.B.: MPEG2, MPEG4, h263, h264, AC3...
- Hardwareunterstütze Bild-In-Bild Funktionen
- Gleichzeitige Ausgabe von SDTV und HDTV über Scaling auf die jeweilige Auflösung
- OSD mit 24bit Farben bis 1920x1080
- OSD als Framebuffer ansprechbar
- Unterstützung aller gängigen HDTV-Formate z.B.: 720p, 1080i, 1080p
- DVI-I-Ausgang ohne HDCP aber mit VGA über Adapter
- 7.1 analog Audioausgang + 2.0 Downmixed Audio + SPDIF-Out
- SDTV-Videoeingang zu MPEG2
- Unterestützung für 66MHz PCI-Systeme mit 3,3V und 5V
- 64 MByte 133 MHz SD-Ram
- Ausgänge: CVBS, S-Video, Scart (über zusätzliches Slotblech), Component, DVI-I, SPDIF, Audio 7.1, Audio 2.0
- Eingänge: CVBS, S-Video, Scart-RGB, 2.0 Audio, SPDIF
- ALSA Audiointerface
- Programmierbares Bootlogo während des PC-Starts (ohne geladenen Treiber)
- Hardwareunterstüztes recoding (sofern der DSP noch genug dampf haben sollte)
- uvm.

Als Bauteile werden die folgenden verwendet (nur die wichtigsten):
TI TMS320DM642 - 720 MHz (passiv) Video/Imaging Fixed-Point Digital Signal Processor
MT48LC8M32B2 - 32MByte SD-Ram
TVP5146 - SDTV-Videodecoder
SAA7129H - SDTV-Videoencoder
THS8200 - HDTV-Videoencoder
CH7303 - DVI-I Transmitter
CS42528 - 8-Kanal Audiocodec

Alle Bauteile, mal abgesehen von dem DVI-Transmitter und drei weitere, sind über unterschiedliche Händler zu bekommen, die Platine wird als 4-Lagen Multilayer aufgebaut sein. Die Materialkosten werden vermutlich bei ca. 250 € liegen.

Einen Tuner wollte ich allerdings nicht verbauen, so das man zwar immer auf Bugdet-Karten angewiesen ist, aber ein Tuner + CICAM-Interface würde die Sache schon extrem erschweren und ist platzlich nicht drin.

Für die Firmware stelle ich mir vor die Funktionen von FFMPEG und MPlayer zu verwenden und da der DSP sehr gut dokumentiert ist denke ich das es hier keine größeren Probleme geben sollte.

Das größte Problem auf der Hardwareseite, denke ich ist die Beschaffung des HDMI-Transmitter (erledigt da jetzt DVI-I) und auf der Softwareseite die Unterstützung von DRM geschützten Daten und WM9 (ich sag nur sch... MS).

Die Anfänge sind schon gemacht und ich hoffe das alles klappt. Der Hauptgrund was mich dazu bewegt eine solche Karte zu bauen, ist einfach das Interesse an der Sache und da ich mehrere Videos im HD-Format besitze und diese endlich ohne Ruckeln wiedergeben möchte.

Nun wollte mal in die Runde fragen was ihr davon haltet, insbesondere Randy, LordJaxom und Adama da sie ja die HDTV-Cracks hier im Board sind.

Diagramme und Blockschaltbilder:
Hardwareblockschaltbild (groß)
Softwareblockschaltbild (groß)

Layouts:
Gesamtansicht Oberseite
Gesamtansicht Unterseite

Schaltpläne:
Seite 1 - Beschreibung und Inhaltverzeichnis Revision 0.03
Seite 2 - Konfiguration (derzeit nicht benutzt) Revision 0.02
Seite 3 - DM642 Clocks, Reset, Interrupts, Timers, and IIC Revision 0.05
Seite 4 - DM642 EMIF und JTAG Interface Revision 0.05
Seite 5 - DM642 Video Ports Revision 0.06
Seite 6 - DM642 PCI Revision 0.02
Seite 7 - DM642 Power Pins Revision 0.03
Seite 8 - SDRAM Revision 0.03
Seite 9 - Flash Memory Revision 0.03
Seite 10 - Video Encoder 1 (DVI) Revision 0.03
Seite 11 - Video Encoder 2 (Komponente) Revision 0.03
Seite 12 - Video Encoder 3 (SDTV) Revision 0.04
Seite 13 - Video Decoder (SDTV) Revision 0.03
Seite 14 - PCI Revision 0.03
Seite 15 - CS42528 Audio Interface Revision 0.03
Seite 16 - CS42528 Input Buffers Revision 0.02
Seite 17 - Output Buffers 1 Revision 0.05
Seite 18 - Output Buffers 2 Revision 0.05
Seite 19 - Stereo Audio Interface Revision 0.04
Seite 20 - Power und Reset Revision 0.03

Zip Datei mit allen Datenblättern (ca. 20 MB):
Datenblätter

Grüße, (vom jetzt total durchgeknallten)

Alwin

Update 29.01.06 - Der Wahnsinn beginnt. Alle Schaltpläne online gestellt. Threadbeschreibung an derzeitige Konfiguration angepasst.
Update 29.01.06-12:00 - Seite 5, 33 Ohm Serienwiderstände in alle Datenleiten hinzugefügt.
Update 29.01.06-14:00 - Seite 3 und 12, Unterstützung für SCART-Blanking und 10k Pulldownwiderstand hinzugefügt, auf Vorschlag von irrer iwan (Damit ist der letzte GPIO des DSP weg )
Update 29.01.06-16:00 - Seite 11 - Fehlende Ausgangsbuffer für HSync und VSync hinzugefügt.
Update 30.01.06-00:30 - Seite 5 - Versehentlich hinzugefügte 33R Widerstände am VP0 entfernt.
Update 30.01.06-23:00 - Seite 12 - Kondensatoren C423 und C424 in die Stromversorgung von IC16 hinzugefügt.
Update 31.01.06-10:00 - Seite 3 - Stromversorgung für IC1 (Frequenzmultiplikator) über L2 geführt.
Update 5.02.06-17:00 - Seite 4 - Widerstände R28-R31 durch Netzwerk ersetzt, Seite 8 - Die vier 16 MByte SD-Rams durch zwei Pinkompatible 32 MBytes SD-Rams ersetzt.
Update 6.02.06-6:00 - Auf Wunsch von "Norman" zwei Blockschaltbilder hinzugefügt.
Update 6.02.06-7:00 - Seite 4 und 9 - Optionalen zweiten Flashspeicher hinzugefügt.
Update 6.02.06-14:30 - Seite 4 - Bootmodeselektion hinzugefügt, Seite 11 - Fehler im I2C Levelshifter beseitigt.
Update 6.02.06-23:10 - Seite 13 - Falsche Seite korrigiert.
Update 6.02.06-23:45 - Seite 19 - D/A-Wandler entfernt und durch Summierwiderstände ersetzt (zwar nicht schön und gut aber hab keinen Platz mehr auf der Platine), Seite 17 und 18 ebenso angepasst.
Big Update 12.02.06-21:00 - Seite 20 - Resetschaltung umgeändert so das alle Spannungen überwacht werden können. +/-12V DC/DC-Konverter hinzugefügt um an den OpAmps immer eine sauber Spannung zu liefern und um bei Motherboards welche keine -12V liefern diese zu bekommen. Seite 19 - Wieder einen AD-Wandler (CS4344) für Stereo hinzugefügt, dieser ist interessant da er keine externe Filterschaltung braucht. Seite 17 und 18 die am 6.02.06-23:45 gemachten Änderungen rückgängig gemacht. Seite 15 - Generelle Änderung der Stromversorgung des Audiocodecs, die Analogspannung wird jetzt aus einem eigenen Spannungsregler versorgt und unnötige Ferrite Beads entfernt. Seite 14 - Nicht mehr benötigte Spannungen am PCI-Connector gekappt. Seite 13 - Q8 Transistorbezeichnung von BC847A korrigiert auf BC847B. Seite 7 - Kleinere Änderung in der Anzahl der Kondensatoren. Seite 5 kleinere Änderungen in den Widerstandtsnetzwerken. Seite 1 - Boardbeschreibung angepasst.
Layout fertigestellt, fehlt aber noch jede Menge nachbearbeitung.
Update 13.02.06-00:15 - Seite 3 und 5 - Die Anmerkungen von IG88´s Nachbarn eingebarbeitet.
Update 13.02.06-01:15 - Seite 17 und 18 - Kondensatoren C305, C315, C319, C327, C333, C341, C347 und C355 falsche Werte hatten 5800pF und sollten 5600pF sein, geändert!

Zitat

Original von ravemax
Ich will jetzt nicht die Spaßbremse sein, aber ohne HDCP wird das Ganze ziemlich schwarz bleiben...

Gutes Argument, die HDMI+HDCP Geschichte ist auch der einzige Knackpunkt, aber auf HDMI kann ich am Anfang noch verzichten. Die Karte soll ja auch noch einen Komponenten-Ausgang bis 1080p haben welcher das gleiche Bildsignal liefert wie der HDMI, allerdings was Endgeräte mit einem 1080i oder 1080p Komponentensignal machen (ob es eventuell künstlich verschlechtert wird, was ein Hammer wäre) ist mir noch nicht ganz klar.

Und da HDCP nur zwischen Transmitter und Receiver stattfindet (der digitale Bus auf der Platine zum Transmitter ist nicht verschlüsselt) , welches explizit im Transmitter aktiviert werden muß, zwingt mich ja niemand es wirklich zu aktivieren.

Zitat

Original von Lord PSI
Naja Wahnsinn würde ich nicht sagen.
Aber mutig bist Du schon. Wie Du es ja schon von Deinen anderen Projekten kennst (die auf Deiner Homepage), kommt man als einzelner nicht leicht an Informationen (z.B. Datenblätter) ran. Bei den meisten Bauteilherstellern benötigt man NDAs (non disclosure agreement) um Datenbücher bzw. APIs für ihere Bausteine zu bekommen. Ich wünsch Dir viel Glück bei Deinem grossen Projekt.

Gruss
Lord PSI

Der HDMI-Transmitter ist der einzigste IC der unter diese Kategorie fällt, darum werde ich mich in den nächsten Wochen mal kümmern.

Es gibt ja auch sogenannte Public-Available-HDCP-Keys für Test- und Entwicklungszwecke, weiß vieleicht jemand ob dafür auch eine Lizenz benötigt wird?

Werde dann beim Hersteller anfragen wie es aussieht, ob dieser IC auch als Sample mit den öffentlichen Keys ohne HDCP-Lizenz zu bekommen ist, problematisch ist nur da der SiI9030 die HDCP-Keys direkt im Chip gespeichert hat. Im notfall würde ich mich auch nur mit dem Pinout und deren Beschreibung zufrieden geben, so das ich die Platine dafür vorbereiten kann.

Das Problem ist, wenn ich einen HDMI oder DVI-Ausgang haben möchte ist dies der einzigste Chip welches 16/20 bit Y/C video als digitalen Eingang unterstützt. Der TFP410 DVI-Transmitter von Texas Instruments ist zwar ohne Probleme zu bekommen unterstützt aber nur 24bit RGB Video, welches zum DSP inkompatibel ist.

Zitat

Original von ravemax
Jaja da ist der Bremser wieder

"1080p über Komponente" <- Ich könnte mir vorstellen das der Decoderchip was dagegen hat den HQ-Datenstrom unverschlüsselt rauszurücken. Die neuen Premiere Receiver geben ja nur ein LQ-Signal über nicht HDMI aus.
Und: Geht Komponente nicht nur bis 1080i?

Aber sonst wäre es natürlich schon eine starke Hardware - fehlt lediglich noch eine CPU...

Der Decoderchip aka DSP besitzt keine von Haus aus implementierten Decoder, das heißt das die komplette Decoderfirmware selbst geschrieben werden muß was natürlich mehr aufwand bedeutet, das bedeutet aber auch das man alle Freiheiten hat und die üblichen Ausgänge wie der Komponentenausgang mit dem Füttern kann was man will, in diesem Fall mit HQ-Signalen.

Laut Datenblatt ist der THS8200, welcher für den Komponentenausgang verantwortlich ist, in der Lage HDTV bis 1080p wiederzugeben.

Auszug aus dem Datenblatt

Features
• Three 11-bit 205-MSPS D/A converters with integrated bi-level/tri-level sync insertion
• Support for all ATSC video formats (including 1080P) and PC graphics formats (up to UXGA at 75 Hz)

Hallo Adama,

HDMI+HDCP ist für mich am Anfang noch nicht ganz so wichtig, allerdings ist es blöd wenn man ein Board entwickeln möchte und man nicht das Pinout und Gehäuseform eines solches IC´s kennt, so das man das Board schon darauf vorbereiten kann um später diesen IC nachzurüsten.

Über ein Foto würde ich mich super freuen und wenn es ein SiI9030 ist mach ich freudensprünge, da ich ja auf 16/20 bit Y/C video Eingänge angewiesen bin, ein SiI9190 würde zwar auch gehen aber dieser unterstützt nur Standarts bis 1080i.

Leider kann ich mir gut vorstellen das diese IC´s alle als BGA (Ball-Grid-Array) ausgelegt sind und somit keine von aussen erkennbaren pins vorhanden sind.

Wenn jemand allerdings noch andere Hersteller von HDMI-Transmittern mit oben genannten Videoeingang kennt bitte sagt es mir.

Die Schematics sind schon relativ weit fortgeschritten, es fehlen im wesentlichen nur noch die Stromversorgung und einige Clockingsignale auf der Videoebene und das HDMI-Interface. Mittlerweile 12 DIN-A3 Seiten . Geroutet ist allerdings noch nichts und wenn ich das mit meinen anderen Projekten vergleiche werde ich woll bei einem 6-Lagen Multilayer einen Monat brauchen ;(.

Wenn die Schaltpläne fertig sind, werde ich sie hier online stellen so das Ihr mal schauen könntet wo man was verbessern kann oder wo eventuell noch Fehler sind. Da es ja doch ein zimmlich wagemutiges Projekt ist, werde ich woll auf Eure Hilfe angewiesen sein.

Hat schon jemand eine Ahnung wie die DVB-S2 Karte von KNC-One das Signal ausgibt (oder eventuell ein über Standart DVB-S ausgetrahltes h264 Videosignal), will sagen wäre es jetzt schon möglich, sofern es Linux-Treiber für die Karte gäbe, es mit MPlayer, FFMpeg oder ähnlichem zu decodieren (auch wenn es wannsinnig ruckelt). Das gleiche natürlich auch wenn es sich über ein mit CICAM entschlüsseltes PremiereHD Programm handelt.

Grüße,

Alwin

Hallo Adama,

Der CH7009 von Chrontel wäre schon nicht schlecht, da er 8bit multplexed YCrCb unterstützt, nur der Hacken an der Sache ist, da ich den HDMI-Transmitter (oder DVI) an den gleichen Videobus hängen will wie den THS8200 für die Komponentenausgänge und den dritten noch verbleibenen Videoport als Eingang verwenden möchte, desweiteren wäre es nicht möglich bei einem 1080i Signal die SDTV-Ausgänge zu nutzen, da der Scaler des CH7009 dies laut Datenblatt nicht umrechenen kann.