ऑप्टिकल एचडीएमआई एक्सटेंडर। 300 मीटर

शुभ दिन, हेब्र!



300 मीटर के लिए एचडीएमआई फाइबर ऑप्टिक एक्सटेंशन केबल का विकास। वापसी चैनल से इनकार (एक फाइबर-ऑप्टिक केबल पर डेटा ट्रांसमिशन)। मॉनिटर से EDID क्लोनिंग।

एचडीएमआई मानक व्यापक रूप से कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जहां आप स्क्रीन पर छवि प्रदर्शित करना चाहते हैं। निजी तौर पर, मैं एचडीएमआई केबल के माध्यम से 10 मीटर की दूरी तक सिग्नल प्रसारित करने में सक्षम था (यह अब और आवश्यक नहीं था)। मुझे लगता है कि गुणवत्ता के नुकसान के बिना, आप तस्वीर को 30-40 मीटर की दूरी पर स्थानांतरित कर सकते हैं। इस तरह के केबल को ब्रोच करने के मामले में मुख्य नुकसान इसके व्यास और आकार, सीधे, कनेक्टर्स के हैं। केबल को बाहर करने का सबसे आसान तरीका एक वायरलेस एक्सटेंशन कॉर्ड का उपयोग करना है, मुझे लगता है कि 100-150 मीटर तक पहुंचना संभव होगा, लेकिन मैं निश्चित रूप से नहीं कहूंगा। दुर्भाग्य से, सभी ऑब्जेक्ट्स, एक कारण या किसी अन्य के लिए, वायरलेस नेटवर्क के उपयोग की अनुमति नहीं देते हैं। और अगर आपको आगे भी ज़रूरत है?


चित्र 1। एचडीएमआई केबल और प्रकाशिकी (एलसी)

बेशक, वीडियो को प्रसारित करने के लिए प्रकाशिकी शायद सबसे अच्छा विकल्प नहीं है, लेकिन स्थिर पीसी और मॉनिटर का उपयोग करते समय, यह कुछ भी नहीं है। पहली थीसिस ऑप्टिकल केबल का व्यास है (मेरे मामले में, यह 2-3 मिमी है) और फाइबर-ऑप्टिक केबल कनेक्टर का व्यास है। दूसरा, निश्चित रूप से, दूरी है। आगे देखते हुए, मैं कहूंगा कि परीक्षण 300 मीटर केबल, व्यास (बाहरी) - 3 मिमी पर किए गए थे।

आधारभूत आधार

तत्व आधार विकसित करते समय, विकल्प अप्रत्याशित रूप से चीनी कंपनी SiFotonics पर गिर गया, जो इस तरह के उपकरणों में माहिर है। शुरू करने के लिए, हमने उनके उत्पादों का अध्ययन किया और दो डिबग मिले जिन्हें हमने तीन सौ मीटर की ऑप्टिकल केबल के साथ जोड़ा और सुनिश्चित किया कि सब कुछ त्रुटिपूर्ण है। उनके पास एसएफपी ऑप्टिकल रिसीवर / ट्रांसमीटर (आरओएसए / टीओएसए), धारावाहिक / डेज़रिएलाइज़र, ड्राइवर आदि भी हैं।

कार्य सिद्धांत

उपकरणों को जोड़ने और संचालित करने के लिए, आपको दो ऑप्टिकल केबल कनेक्ट करने और पावर (माइक्रोयूएसबी केबल) लगाने की आवश्यकता है। यदि हम एक पारंपरिक HDMI केबल के साथ एक सादृश्य देते हैं, जिसमें EDID तालिका का आदान-प्रदान करने के लिए I2C है, तो सब कुछ समान है - डेटा ट्रांसफर के लिए एक चैनल, दूसरा - मॉनिटर से वीडियो कार्ड में EDID स्थानांतरित करने के लिए। डेटा 10Gbps की गति से प्रसारित होता है। वापसी चैनल के केबल को फाड़कर, तस्वीर हमेशा के लिए गायब हो जाती है। इस समय, कुछ संदेह सामने आते हैं, और क्या वापसी चैनल में किसी भी सेवा डेटा या सिंक्रनाइज़ेशन निशान प्रसारित किए जा रहे हैं, या हो सकता है कि डिवाइस एक-दूसरे से कनेक्शन की निगरानी कर रहे हों ...


अंजीर। २। मॉड्यूल की संरचना

बोर्ड का पहला पुनरावृत्ति, यह भी एक लेआउट है, आकार में 20X45 मिमी निकला। "साइड" पावर कनेक्टर के साथ, लैंडफिल में पावर बसों को वितरित करना आसान बनाने के लिए। कुल 4 परतें निकलीं। यह पीसीबी कॉन्फ़िगरेशन खराब क्यों है, मैं बाद में लिखूंगा। मुश्किल डिबगिंग डेवलपर्स ने 0201 निष्क्रिय का उपयोग किया, जिसे मैं बिल्कुल नहीं करना चाहता था, इसलिए मैंने चिप के नीचे 0402 और कैपेसिटर दलिया का उपयोग किया।


चित्र 3। स्रोत मॉड्यूल बोर्ड लेआउट का 3 डी मॉडल

जैसा कि मैंने ऊपर लिखा था, मेरा काम न केवल 300 मीटर की कार्य दूरी के साथ एक युगल बनाना था, बल्कि ऑप्टिक्स के रिटर्न चैनल को हटाने के लिए भी था। यहां तक ​​कि विकास के चरण में, हमने चीनी सॉफ़्टवेयर को अंतिम रूप देने में शामिल नहीं होने का फैसला किया (हालांकि हमें सभी स्रोतों के साथ प्रदान किया गया था), क्योंकि, सबसे पहले, यह एक असंगत संकलक में अजीब कोड लाइनों का एक गुच्छा है, और दूसरी बात, SiFotonics फ्लैश चिप की आपूर्ति कर सकता है, जो यह बहुत सुविधाजनक है, क्योंकि उत्पादन के हिस्से के रूप में उपकरणों को फ्लैश करना बहुत मुश्किल है। ताकि पाठक यह न सोचें कि कठिनाइयों के बारे में बोलते समय मैं अतिशयोक्ति कर रहा हूं, मैं प्रोग्रामिंग स्टैंड की एक तस्वीर दूंगा।


चित्र 4। प्रोग्रामिंग और डायग्नोस्टिक्स के लिए खड़े रहें

हां, हां, जैसा कि आपने पहले ही अनुमान लगाया था, प्रोग्रामिंग के लिए जेटीजी संपर्क माइक्रोयूएसबी संपर्कों के लिए आउटपुट हैं, और कुछ एचडीएमआई संपर्कों के लिए जो जीएनडी हुआ करते थे। मुझे तुरंत कहना होगा कि इससे काम की गुणवत्ता प्रभावित नहीं हुई। तो, खड़े हो जाओ। चिप को प्रोग्राम करने के लिए, आपको पहले स्टैंड के एक सर्किट को इकट्ठा करना होगा और विशेष सॉफ्टवेयर का उपयोग करके चिप को प्रोग्रामिंग मोड में डालना होगा। अगला, आपको बोर्ड को फ्लैश करने के लिए दूसरे सर्किट को इकट्ठा करने और अन्य सॉफ़्टवेयर का उपयोग करने की आवश्यकता है। उसके बाद, यह स्वचालित रूप से कार्य मोड में चला जाता है।
सामान्य तौर पर, यह मुझे लगता है कि यह 1000 टुकड़ों के लिए भी अव्यावहारिक है।

आइए उल्टे चैनल पर वापस जाएं। EDID तालिकाओं को संग्रहीत करने के लिए, हमें EEPROM की आवश्यकता है, और हमें मक्खी पर अपना पता बदलने की आवश्यकता होगी। उन्होंने लघु US-8 पैकेज में N24C02UDTG लिया। इसे प्रोग्राम करने के लिए, मैं STM32F031G4U6 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करता हूं, वह भी छोटे पैकेज में जो सार्वजनिक डोमेन - UFQFPN-28 में पाया जा सकता है। मैंने TPS27081ADDCR पावर स्विच भी लिया। और यहाँ मुझे क्या मिला है:


चित्र 5। EDID क्लोनिंग कार्यान्वयन योजना

विचार इस प्रकार है। यह सर्किट ट्रांसमिटिंग मॉड्यूल (जो पीसी से कनेक्ट होता है) पर लागू होता है। EDID मॉनिटर को क्लोन करने के लिए, डिवाइस मॉनिटर से कनेक्ट होता है। डिफ़ॉल्ट रूप से, हमारे मॉड्यूल पर EEPROM पते को मॉनिटर (पढ़ते समय) में EEPROM पते के साथ मेल नहीं खाना चाहिए, अर्थात, यह किसी भी अन्य हो सकता है, उदाहरण के लिए, मैंने A0 पैर को प्रबंधनीय बनाया। मॉनिटर से कनेक्ट होने के समय, EEPROM को बिजली की आपूर्ति की जाती है, और पैर A0 को तार्किक "0" रेज़र तक खींच लिया जाता है। एक ही पते वाले दो EEPROM i2c बस में लटके हुए हैं, लेकिन यह महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि हम अभी तक उनके साथ काम नहीं कर रहे हैं। मेरे सर्किट में पावर / फ़र्मवेयर EDID / त्रुटियों को इंगित करने के लिए एक बटन और LED भी है। बटन का एक छोटा प्रेस पते को बदल देता है और माइक्रोकंट्रोलर को EDID पढ़ना / लिखना शुरू करने की अनुमति देता है। हम EEPROM को शक्ति के साथ रीसेट करते हैं (बस मामले में) जब हमें बटन से संकेत प्राप्त होता है, तो मॉनिटर के EDID को पढ़ें और तुरंत इसे हमारी चिप पर लिखें। हम एलईडी के साथ 3 बार पलक झपकाते हैं और EEPROM की शक्ति को बंद कर देते हैं। पढ़ना / लिखना तुरन्त होता है, इसलिए पलक झपकने के लिए एक मजबूर देरी की जाती है, ताकि उपयोगकर्ता समझे कि कुछ हो रहा है। यही है, हम झपकी लेना शुरू करते हैं जब इसे जाने देना पहले से ही संभव है। अगर कुछ गलत है, तो एलईडी को प्रकाश न दें।

अगला, मॉड्यूल को पीसी से कनेक्ट करें और तुरंत सेटिंग्स में नया मॉनिटर देखें। समस्या हल हो गई है।

प्रोग्रामिंग के लिए माइक्रोकंट्रोलर SWD बस लेकर आया।


चित्र 6। मॉड्यूल बोर्ड का रिवर्स साइड

विशेषताएं

EDID क्लोनिंग के साथ किए गए सभी कार्यों के बाद, मैंने रिवर्स ऑप्टिकल चैनल को हटा दिया और सब कुछ त्रुटिपूर्ण रूप से काम किया। इन प्रयोगों में, शक्ति एक USB पीसी से आई थी। बूट के दौरान, कंप्यूटर (किसी भी स्थिति में मेरा) एक पल के लिए यूएसबी पावर को बंद कर देता है और मॉनिटर पर BIOS तस्वीर झपकी लेता है - यह महत्वपूर्ण नहीं है। फिर मैंने उपकरणों से रिवर्स चैनल मॉड्यूल को बाहर कर दिया और इस ब्लिंकिंग के बाद तस्वीर को पुनर्प्राप्त करना बंद कर दिया। और मॉनिटर डिवाइस पर एक टीओएसए मॉड्यूल की कमी के कारण यह ठीक था। मैंने लेजर की उपस्थिति का अनुकरण करने की कोशिश की, लेकिन कोई फायदा नहीं हुआ। मुझे लगभग यकीन है कि इस समस्या को फर्मवेयर द्वारा हल किया जा सकता है, लेकिन हमने इसमें नहीं आने का फैसला किया। एक चमत्कार तब हुआ जब मैंने दोनों उपकरणों (रिसीवर और ट्रांसमीटर) को बिजली की आपूर्ति से जोड़ा (जैसे, वैसे, यह काम के बयान में संकेत दिया गया था)। तस्वीर झपकी लेना बंद कर दिया, और तदनुसार गायब हो गया। यदि आप ऑपरेशन के दौरान उपकरणों की शक्ति को विकृत करते हैं, तो समस्या के बिना तस्वीर को बहाल किया जाता है।


चित्र 7। ट्रांसमीटर मॉड्यूल (लेजर) स्विचिंग सर्किट

अब पीसीबी कॉन्फ़िगरेशन और साइड पावर कनेक्टर पर वापस जाएं। यह कार्यान्वयन शुरू में केवल लेआउट के लिए असुविधाजनक और उपयुक्त था। रिलीज़ डिवाइस में, मैंने बोर्ड की चौड़ाई 16.3 मिमी तक कम कर दी और रिवर्स चैनल के ऑप्टिकल मॉड्यूल के स्थान पर पावर कनेक्टर लगा दिया - यह आपको एक वीडियो कार्ड में कई उपकरणों को शामिल करने की अनुमति देगा। अन्यथा, पावर कनेक्टर ने मेरे साथ हस्तक्षेप किया और बोर्ड बहुत विस्तृत था।


चित्र 8। संकीर्ण रिसीवर और ट्रांसमीटर बोर्ड

यहां, निश्चित रूप से, घटकों के कई पुन: वायरिंग और पुनर्व्यवस्था थे। इन आकारों के लिए अनुकूलन करने और माइक्रोयूएसबी कनेक्टर को स्थानांतरित करने के लिए आपूर्ति रेंज को पूरी तरह से फिर से तैयार किया गया था। जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, दोनों उपकरणों के मामले समान हैं, इसलिए बोर्ड कॉन्फ़िगरेशन, कनेक्टर और ऑप्टिकल मॉड्यूल एक ही स्थित हैं। शरीर एल्युमीनियम से पिघला है और प्रोसेसर और चालक के लिए हीट सिंक है। इन घटकों के लिए प्रोट्रूशियंस अंदर की तरफ पिघले हुए हैं, इसलिए वे भी उसी तरह स्थित हैं।

निष्कर्ष

फिलहाल, चार जोड़े उपकरणों को मिलाया जाता है, अलग-अलग मॉनिटर और टीवी पर एक लंबी केबल पर परीक्षण किए जाते हैं। काम के बारे में कोई शिकायत नहीं है। हम केवल पूर्णएचडी और नीचे की जांच करते हैं।

धन्यवाद और जल्द ही मिलते हैं!