自定义载板RK3588HDMI输入配置完整解决方案

Orange Pi 5 Plus HDMI输入配置完整解决方案

📋 项目概述

本文档记录了Orange Pi 5 Plus HDMI1接口配置问题的完整分析和解决过程。从初始的"disconnected"状态问题，到最终实现HDMI输入功能的全过程技术分析。

🎯 问题描述

初始现象

  • HDMI1接口显示"disconnected"状态
  • 用户需要了解HDMI1的tx0和tx1配置含义
  • 系统配置中存在资源冲突问题

预期目标

  • 理解RK3588 HDMI架构设计
  • 解决HDMI1接口功能问题
  • 实现HDMI输入功能

🏗️ 硬件架构分析

RK3588 HDMI控制器架构

芯片级控制器（3个）
hdmi0: hdmi@fde80000        # HDMI输出控制器0
hdmi1: hdmi@fdea0000        # HDMI输出控制器1  
hdmirx_ctrler: @fdee0000    # HDMI输入控制器
硬件引脚模块（3个）
hdmim0: 支持tx0/tx1输出通道
hdmim1: 支持tx0/tx1输出通道 + rx输入通道
hdmim2: 支持tx0/tx1输出通道 + rx输入通道

TX0/TX1命名解析

重要理解：TX0和TX1不是两个独立的HDMI接口，而是一个HDMI模块的两个传输通道。

  • tx0 = 发送器通道0（主通道）
  • tx1 = 发送器通道1（次要通道）
  • 设计目的：在有限GPIO资源下实现灵活的引脚分配和复用

Orange Pi 5 Plus实际硬件连接

软件配置 vs 硬件现实：

软件层面配置：
hdmi0控制器 → hdmim0_tx0引脚 → 物理HDMI0接口（输出）
hdmi1控制器 → hdmim混合引脚 → ❌ 未实际连接硬件实际连接：
hdmi0控制器 → hdmim0_tx0引脚 → 物理HDMI0接口（输出）✅
hdmirx_ctrler → hdmim1_rx引脚 → 物理HDMI1接口（输入）✅

🚨 问题根因分析

资源冲突详解

HDMI1输出配置（冲突方A）
hdmi1: hdmi@fdea0000 {pinctrl-0 = <&hdmim2_tx1_cec &hdmim0_tx1_hpd &hdmim1_tx1_scl &hdmim1_tx1_sda>;// ❌ 尝试使用hdmim1模块的I2C资源status = "disabled";  // 默认禁用状态
}
HDMI接收器配置（冲突方B）
hdmirx_ctrler: hdmirx-controller@fdee0000 {pinctrl-0 = <&hdmim1_rx>;// ❌ 也需要hdmim1模块的I2C资源status = "disabled";  // 默认禁用状态
}
冲突核心

两个功能都需要hdmim1模块的I2C控制器来读取EDID信息，但一个I2C控制器不能同时服务于输入和输出功能。

关键发现：硬件设计真相

通过详细分析引脚定义发现：

HDMIM1模块的引脚分配
hdmim1_tx0 引脚：GPIO0_PD1, GPIO3_PD4, GPIO0_PD5, GPIO0_PD4  # ❌ 未连接
hdmim1_tx1 引脚：GPIO0_PD2, GPIO3_PB7, GPIO3_PC6, GPIO3_PC5  # ❌ 未连接 
hdmim1_rx 引脚：GPIO3_PD1, GPIO3_PD2, GPIO3_PD3, GPIO3_PD4   # ✅ 已连接

结论：Orange Pi 5 Plus在PCB设计时，HDMI1的TX输出引脚根本没有连接，只连接了RX输入引脚。硬件设计意图就是"一个HDMI输出 + 一个HDMI输入"。

🛠️ 解决方案实施

方案选择

在两个可选方案中，选择了方案B：

  • 方案A：禁用HDMI接收器，尝试启用双HDMI输出（❌ 硬件不支持）
  • 方案B：禁用HDMI1输出，启用HDMI接收器（✅ 符合硬件设计）

具体实施步骤

步骤1：修改设备树配置

文件位置：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtsi

// 禁用HDMI1输出控制器（释放hdmim1资源）
&hdmi1 {status = "disabled";  // 从默认disabled保持为disabled
};// 启用HDMI接收器控制器
&hdmirx_ctrler {status = "okay";      // 从disabled改为okaymemory-region = <&cma>;// 使用hdmim1_rx引脚组合pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&hdmim1_rx_cec &hdmim1_rx_hpdin &hdmim1_rx_scl &hdmim1_rx_sda &hdmirx_det>;// 修正DET引脚配置（解决GPIO冲突）det-gpios = <&gpio2 RK_PB5 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
};// 禁用HDMI1发送器PHY（节省功耗）
&hdptxphy_hdmi1 {status = "disabled";
};
步骤2：解决GPIO冲突

DET引脚冲突解决：

// 禁用与GPIO2_B5冲突的触摸屏功能
&gt9xx {status = "disabled";  // 释放GPIO2_B5给HDMI接收器使用
};
步骤3：编译和安装
# 编译设备树
cd /path/to/orangepi-build
make dtbs# 备份原始设备树文件
sudo cp /boot/dtbs/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb \/boot/dtbs/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb.backup# 安装新的设备树文件
sudo cp arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtb \/boot/dtbs/rockchip/# 重启系统应用更改
sudo reboot

✅ 功能验证

验证步骤1：检查驱动加载

# 检查HDMI接收器驱动是否正常加载
sudo dmesg | grep hdmirx# 期望输出示例：
# [4.380391] rk_hdmirx fdee0000.hdmirx-controller: driver probe ok!
# [4.381897] rk_hdmirx fdee0000.hdmirx-controller: rk_hdmirx_hdcp_register success

验证步骤2：检查DRM状态

# 检查显示接口状态
cat /sys/class/drm/card*/status# 期望输出：
# disconnected  # 禁用的HDMI1输出
# connected     # 正常的HDMI0输出  
# unknown       # 其他接口

验证步骤3：检查设备节点

# 检查视频设备节点
ls -la /dev/video*# 期望看到：
# /dev/video0   # HDMI输入设备节点

验证步骤4：测试V4L2功能

# 检查V4L2设备列表
v4l2-ctl --list-devices# 查询输入时序（无输入源时）
v4l2-ctl -d /dev/video0 --query-dv-timings# 期望输出（无输入源）：
# VIDIOC_QUERY_DV_TIMINGS: failed: No locks available
# Active width: 0
# Active height: 0

🔌 HDMI输入源连接指南

硬件连接

接口识别
  • HDMI0：输出接口（连接显示器）
  • HDMI1：输入接口（连接信号源）
连接拓扑
输入源设备 ──[HDMI线]──> Orange Pi HDMI1 ──[处理]──> Orange Pi HDMI0 ──[HDMI线]──> 显示器↑                           ↑                                ↑信号产生                   信号接收处理                      信号显示

支持的输入源设备

  • 笔记本电脑（HDMI输出）
  • 台式机显卡（HDMI输出）
  • 手机/平板（需USB-C/Lightning转HDMI适配器）
  • 游戏机（PS5、Xbox、Nintendo Switch等）
  • 摄像机/录像设备
  • 机顶盒/媒体播放器

连接步骤

  1. 关闭所有设备电源
  2. 连接HDMI线缆：
    输入源设备HDMI输出 → Orange Pi HDMI1接口
Orange Pi HDMI0接口 → 显示器
  3. 开启设备电源（建议顺序）：
    • 先开启Orange Pi
    • 再开启输入源设备
    • 最后开启显示器

输入源设备配置

Windows系统
快捷键：Win + P
选择："扩展显示"或"复制显示"
macOS系统
路径：系统偏好设置 → 显示器 → 排列
操作：勾选"镜像显示器"
Linux系统
# 启用HDMI输出
xrandr --output HDMI-1 --mode 1920x1080 --rate 60# 或自动配置
xrandr --output HDMI-1 --auto

🔍 信号检测验证

实时监控连接状态

# 在一个终端运行（保持开启）
sudo dmesg -w | grep hdmirx

连接状态变化

无输入源时
hdmirx_wait_lock_and_get_timing signal not lock, tmds_clk_ratio:0
mu_st:0x0, scdc_st:0x0, dma_st10:0x10
检测到输入源后
hdmirx signal lock successful
hdmirx: detected timing: 1920x1080@60Hz  
tmds_clk_ratio:1
mu_st:0x1

验证输入时序

# 连接输入源后检查检测到的时序
v4l2-ctl -d /dev/video0 --query-dv-timings# 成功时的期望输出：
# Active width: 1920
# Active height: 1080
# Pixelclock: 148500000 Hz
# Frame format: progressive

🎬 视频捕获功能测试

基础数据捕获测试

# 简单数据流测试
v4l2-ctl -d /dev/video0 --stream-mmap --stream-count=10 --stream-to=/tmp/test.raw# 检查捕获的数据大小
ls -la /tmp/test.raw
# 如果文件大小 > 0，说明成功捕获数据

GStreamer视频预览

# 实时预览（需要连接显示器）
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 ! videoconvert ! autovideosink# 如果没有显示器，可以测试编码
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 num-buffers=300 ! \videoconvert ! x264enc ! mp4mux ! filesink location=test.mp4

完整录制功能

# 高质量录制命令
gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video0 ! \video/x-raw,width=1920,height=1080,framerate=60/1 ! \videoconvert ! x264enc bitrate=8000 ! mp4mux ! \filesink location=hdmi_capture_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).mp4

🛠️ 故障排除

常见问题及解决方案

问题1：没有/dev/video0设备

原因：HDMI接收器驱动未正确加载
解决：

# 检查设备树是否正确编译安装
sudo dmesg | grep hdmirx
# 如果没有相关消息，重新编译安装设备树
问题2：设备存在但无法检测输入

原因：输入源配置问题或线缆问题
解决：

# 1. 检查输入源是否启用HDMI输出
# 2. 尝试更换HDMI线缆
# 3. 测试输入源设备连接其他显示器是否正常
问题3：检测到信号但无法录制

原因：格式不匹配或编码器问题
解决：

# 查看支持的格式
v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext# 使用检测到的实际格式
v4l2-ctl -d /dev/video0 --get-fmt-video
问题4：录制文件无内容

原因：权限问题或存储空间不足
解决：

# 检查存储空间
df -h# 检查文件权限
ls -la /path/to/output/directory

📊 功能特性总结

实现的功能

  • ✅ HDMI输入信号检测
  • ✅ 自动时序识别（支持1080p@60Hz等标准格式）
  • ✅ V4L2视频设备接口
  • ✅ 实时视频流捕获
  • ✅ H.264编码录制
  • ✅ HDCP内容保护支持

技术规格

  • 支持分辨率：最高1920x1080@60Hz
  • 输入接口：HDMI 1.4/2.0兼容
  • 输出格式：YUV420, RGB等
  • 编码格式：H.264, H.265（硬件加速）
  • API接口：V4L2标准接口

应用场景

  • 视频录制：游戏录制、会议录制
  • 视频流媒体：直播推流、实时转码
  • 视频监控：HDMI信号监控和存储
  • 视频处理：实时视频分析和处理

📚 技术文档参考

相关文件路径

设备树源码：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588-orangepi-5-plus.dtsi
引脚配置：arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3588s-pinctrl.dtsi
驱动代码：drivers/media/platform/rockchip/hdmirx/

重要配置节点

&hdmirx_ctrler     # HDMI接收器控制器
&hdmi1             # HDMI1输出控制器（已禁用）
&hdptxphy_hdmi1    # HDMI1发送器PHY（已禁用）

调试命令

# 驱动状态检查
sudo dmesg | grep hdmirx# 设备节点验证
ls -la /dev/video* /dev/media*# V4L2功能测试
v4l2-ctl --list-devices
v4l2-ctl -d /dev/video0 --all# 实时日志监控
sudo dmesg -w | grep hdmirx

🎯 项目总结

关键成果

  1. 问题根因识别：发现了hdmim1模块资源冲突的本质问题
  2. 硬件设计理解：明确了Orange Pi 5 Plus的真实硬件设计意图
  3. 功能实现：成功启用HDMI输入功能，替代了无法使用的HDMI1输出
  4. 完整验证：建立了从硬件检测到视频录制的完整测试流程

技术价值

  • 嵌入式调试方法：展示了从现象到根因的完整分析流程
  • 设备树配置：提供了RK3588 HDMI配置的实际案例
  • 硬件资源管理：演示了多功能模块资源冲突的解决方案

经验教训

  1. 硬件优先原则：软件配置必须符合实际硬件连接
  2. 资源冲突分析：需要深入理解硬件模块的资源共享关系
  3. 逐步验证方法：从底层驱动到上层应用的分层验证策略

📝 文档信息

创建日期：2024年12月
适用版本：Orange Pi 5 Plus, RK3588芯片, Linux 5.10内核
文档状态：已验证可用
维护者：嵌入式开发团队

版权声明：本文档基于实际项目经验编写，仅供技术交流和学习使用。

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