HDMI 显示驱动

1. 概述

1.1 功能简介

HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是高清多媒体接口，可同时传输音频和视频信号。RK3576 内置 HDMI 发送器，支持高清视频输出，兼容 HDMI 2.0/1.4 标准，适用于大屏显示、家庭影院、数字标牌等场景。M4-R2 底板具体的 HDMI 接口数量与类型以实际物料为准（待板上验证）。

1.2 应用场景

大屏显示：连接 HDMI 显示器、投影仪
家庭影院：连接电视，播放高清视频
数字标牌：广告机、信息发布系统
多屏办公：扩展桌面，多显示器工作
会议系统：视频会议显示输出

1.3 工作原理

RK3576 的 HDMI 接口支持以下特性：

特性	说明
HDMI 版本	HDMI 2.0+（具体以实际 SDK 为准）
分辨率	最高支持 4K（3840×2160）
色深	8/10/12bit
HDR	支持 HDR10
音频	支持多通道 PCM 音频输出
HDCP	支持 HDCP 2.2/1.4

详见 RK 官方文档：[《Rockchip_Developer_Guide_Linux_Software_CN.pdf》]

2. 硬件准备

2.1 硬件清单

组件	型号/规格	数量	备注
主控板	C-3576BQ 核心板 + M4-R2 底板	1
调试串口线	USB 转 TTL（3.3V）	1	波特率 1500000
HDMI 显示器	支持 HDMI	1	用于 HDMI 输出测试
HDMI 线	HDMI 线	1	建议使用认证线缆

2.2 引脚连接

底板上已集成 HDMI Type-A 接口，直接连接 HDMI 线即可。M4-R2 底板具体的 HDMI 接口位置以实际物料为准（待板上验证）。

HDMI 接口在底板原理图中有标注，包含 TMDS 数据/时钟差分对。

2.3 硬件确认

# 查看 HDMI 连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status
# 输出：connected

# 查看 HDMI 支持的分辨率
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/modes

# 查看 HDMI EDID 信息
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/edid | edid-decode
# （需安装 edid-decode 工具）

3. 软件准备

3.1 内核配置

确认以下内核配置已启用：

CONFIG_DRM=y
CONFIG_DRM_ROCKCHIP=y
CONFIG_ROCKCHIP_VOP2=y
CONFIG_ROCKCHIP_ANALOGIX_DIGITAL=y
CONFIG_ROCKCHIP_HDMI=y
CONFIG_DRM_ROCKCHIP_ANALOGIX_HDMI=y
CONFIG_HDMI=y
CONFIG_OF=y

3.2 设备树

RK3576 的 HDMI 控制器在设备树中定义（以下为 RK 平台通用结构示例）：

hdmi0: hdmi@fe0a0000 {
    compatible = "rockchip,rk3576-dp-hdmi";
    reg = <0x0 0xfe0a0000 0x0 0x20000>;
    interrupts = <GIC_SPI 168 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&cru PCLK_HDMI_TX>, <&cru CLK_HDMI_REF>,
             <&cru CLK_HDMI_TX>;
    clock-names = "pclk", "ref", "phy";
    resets = <&cru SRST_HDMI_TX>;
    reset-names = "hdmi";
    rockchip,phy = <&hdmi_phy>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&hdmi0_tx_cec &hdmim0_tx_hpd>;
    status = "disabled";
};

以上寄存器基地址、中断号与时钟标识为 RK 平台通用结构示例，具体数值以实际发布的 RK3576 SDK 设备树为准（待板上确认）。

4. 操作步骤

4.1 查看 HDMI 连接状态

# 查看 HDMI 连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status
# 输出：connected

# 查看支持的分辨率
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/modes

# 查看当前分辨率
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/mode

4.2 使用 modetest 测试 HDMI 输出

# 安装 modetest 工具
apt-get install libdrm-tests

# 查看 HDMI 显示设备信息
modetest -M rockchip -c | grep -A 20 HDMI

# 使用 modetest 设置 HDMI 输出分辨率
modetest -M rockchip -s 32:1920x1080-60
# 32 是 HDMI-A-1 的 connector ID（示例值）

# 测试 4K 输出
modetest -M rockchip -s 32:3840x2160-60

以上 connector ID（32）为示例，实际 ID 以 modetest -M rockchip -c 输出为准。

4.3 配置 HDMI 音频输出

# 查看 HDMI 音频设备
aplay -l | grep HDMI

# 播放音频到 HDMI
aplay -D plughw:0,1 test.wav

# 使用 alsamixer 调节 HDMI 音量
alsamixer -c 0

4.4 设备树中配置 HDMI

&hdmi0 {
    status = "okay";
    pinctrl-0 = <&hdmi0_tx_cec &hdmim0_tx_hpd>;
    pinctrl-names = "default";
};

&vop2 {
    status = "okay";
    assigned-clocks = <&cru DCLK_VOP0>;
    assigned-clock-parents = <&cru PLL_V0>;
};

5. 代码详解

5.1 内核中 HDMI 驱动的注册

// RK3576 HDMI 发送器驱动（简化）
// drivers/gpu/drm/rockchip/rockchip_hdmi.c

static struct platform_driver hdmi_driver = {
    .probe  = hdmi_probe,
    .remove = hdmi_remove,
    .driver = {
        .name = "rockchip-hdmi",
        .of_match_table = hdmi_of_match,
    },
};

static const struct of_device_id hdmi_of_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rk3576-dp-hdmi" },
    { /* sentinel */ }
};

5.2 用户空间 HDMI 操作的内核调用链

用户空间 modetest
  → open(/dev/dri/card0)
    → ioctl(DRM_IOCTL_MODE_GETRESOURCES)
    → ioctl(DRM_IOCTL_MODE_GETCONNECTOR)
    → ioctl(DRM_IOCTL_MODE_SETCRTC)
      → hdmi_enable()
        → hdmi_config_video()
          → 设置 HDMI 时序参数
            → 启动 TMDS 输出

6. 常见问题

6.1 HDMI 无输出

现象： HDMI 连接显示器无信号

解决方案：

# 检查 HDMI 连接状态
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/status

# 检查 HDMI 时钟
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_hdmi_ref/clk_rate

# 检查设备树中 HDMI 节点状态
# 具体节点路径以实际 DTB 反编译结果为准
dtc -I dtb -O dts /sys/firmware/fdt | grep -A3 "hdmi@"

确认设备树中 HDMI 节点 status = "okay"，检查 HDMI 线连接和显示器供电。

6.2 分辨率不支持

现象： 显示器不显示或显示异常

解决方案：

# 查看显示器支持的分辨率
cat /sys/class/drm/card0-HDMI-A-1/modes

# 使用 xrandr 查看（桌面环境）
xrandr --output HDMI-1 --mode 1920x1080

# 强制设置分辨率
xrandr --output HDMI-1 --mode 1920x1080 --rate 60

检查 HDMI 线是否支持所需带宽，确认显示器 EDID 读取正常。

6.3 HDMI 音频无声

现象： 视频正常但无音频输出

解决方案：

# 查看 HDMI 音频设备
aplay -l

# 检查音频控件
amixer contents | grep HDMI

# 设置 HDMI 音频输出
pactl set-default-sink alsa_output.platform-hdmi-sound.analog-stereo

检查 HDMI 音频配置，确认 Codec 驱动加载正常。