HDMI数据岛包含多种标准化的数据包类型：音频采样包（传输多通道PCM或压缩音频流，含时钟再生信息确保音画同步）、信息帧包（携带色彩空间、HDR元数据、3D格式等视频参数）、辅助视频信息包（AVI InfoFrame定义视频分辨率与扫描方式）、控制包（传输CEC指令、EDID扩展显示识别数据及HDCP加密控制信号）以及动态元数据包（如Dolby Vision的动态亮度映射数据）等，这些数据包通过时分复用机制嵌入消隐期，实现音视频同步传输与设备间智能交互。

完整的数据包类型如图所示，图片来自于HDMI协议手册《High-Definition Multimedia Interface》：

当然我们并不需要包含所有数据包，下面我们提供所需数据包的详细介绍以及组包代码。

音频时钟再生数据包包含音频时钟再生过程中使用的N和CTS值。这四个子分组各自包含相同的音频时钟再生子分组。HDMI接收器应忽略音频时钟再生数据包报头的字节HB1和HB2。

该模块是HDMI 1.4b音频时钟再生包生成器，核心功能包括：通过CTS（循环时间戳）和N值参数（CTS=128*N/Fs）重构音频时钟，将24位包头（含标识符0x01）和56位数据体（含CTS[23:0]、N[19:0]）分别进行BCH-8编码（包头BCH(32,24)生成8位ECC，数据体BCH(64,56)生成8位ECC），输出符合Section 5.3.3规范的五组BCH数据块（块4含包头+ECC，块3含数据体+ECC，块0-2保留填零）。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
//// HDMI 1.4b 音频时钟再生包生成器                                        ////  
//// 功能：                                                               ////  
//// 1. 生成符合HDMI 1.4b Section 5.3.3的音频时钟重构包                    ////  
//// 2. CTS（循环时间戳）输入范围控制与验证                               ////  
//// 3. BCH-8编码实现符合Section 5.3.2的ECC要求                           ////  
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  

module audio_clock_regeneration_packet (  
    input  wire        I_pixel_clk,        // 74.25MHz主时钟（TMDS时钟频率）  
    input  wire        I_reset_n,          // 异步复位（高电平有效）  
    
    input  wire [19:0] I_audio_CTS,        // 24-bit CTS值（按CT = 128*N/FS计算）  
    input  wire [19:0] I_audio_N,          // 20-bit N值（FS = Tmds_Clk*N/(128*CT)）  
    
    output reg  [31:0] O_BCH_block_4,      // BCH块4[头数据+ECC]  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_3,      // BCH块3[音频数据体]  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_2,      // BCH块2（保留区）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_1,      // BCH块1（保留区）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_0        // BCH块0（保留区）  
);  

//=======================================================================  
// HDMI 1.4b规范定义参数  
//=======================================================================  
localparam [7:0] HEADER_HB0    = 8'h01; // 包头标识（0x01表示音频时钟包）  
localparam [7:0] HEADER_HB1    = 8'h00; // 保留字段（必须置零）  
localparam [7:0] HEADER_HB2    = 8'h00; // 保留字段（必须置零）  
localparam [7:0] SB0_RESERVED  = 8'h00; // 数据体SB0固定保留  

//=======================================================================  
// 寄存器组声明  
//=======================================================================  
reg [7:0] r_header_hb0;    // 包头字节0（固定0x01）  
reg [7:0] r_header_hb1;    // 包头字节1（保留）  
reg [7:0] r_header_hb2;    // 包头字节2（保留）  

reg [7:0] r_body_sb0;      // 数据体字节0（保留）  
reg [7:0] r_body_sb1;      // 数据体字节1（CTS[19:16]高4位）  
reg [7:0] r_body_sb2;      // 数据体字节2（CTS[15:8]）  
reg [7:0] r_body_sb3;      // 数据体字节3（CTS[7:0]）  
reg [7:0] r_body_sb4;      // 数据体字节4（N[19:16]高4位）  
reg [7:0] r_body_sb5;      // 数据体字节5（N[15:8]）  
reg [7:0] r_body_sb6;      // 数据体字节6（N[7:0]）  

//=======================================================================  
// 数据拼接组合逻辑  
//=======================================================================  
wire [23:0] w_header ;  // 24位包头数据  
wire [55:0] w_body   ;  // 56位有效数据体  
assign w_header = {r_header_hb2, r_header_hb1, r_header_hb0}; // 包头拼接  
assign w_body   = {r_body_sb6, r_body_sb5, r_body_sb4, r_body_sb3, r_body_sb2, r_body_sb1, r_body_sb0}; // 数据体拼接  

//=======================================================================  
// 包头与数据体内容更新逻辑  
// 根据HDMI规范Section 5.3.3构建数据结构：  
//   - 包头：3字节（0x01 + 2字节保留）  
//   - 数据体：7字节（CTS[23:0]占用3字节，N[19:0]占用3字节，SB0/SB3/SB6保留）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 异步复位初始化  
        r_header_hb0 <= 8'h0;  
        r_header_hb1 <= 8'h0;  
        r_header_hb2 <= 8'h0;  
        r_body_sb0   <= 8'h0;  
        r_body_sb1   <= 8'h0;  
        r_body_sb2   <= 8'h0;  
        r_body_sb3   <= 8'h0;  
        r_body_sb4   <= 8'h0;  
        r_body_sb5   <= 8'h0;  
        r_body_sb6   <= 8'h0;  
    end else begin          // 正常数据装载  
        // 固定包头内容  
        r_header_hb0 <= HEADER_HB0;                  // HB0 = 0x01（包类型标识）  
        r_header_hb1 <= HEADER_HB1;                  // HB1 = 0x00（保留）  
        r_header_hb2 <= HEADER_HB2;                  // HB2 = 0x00（保留）  
        
        // 数据体内容组装  
        r_body_sb0  <= SB0_RESERVED;                 // SB0固定保留  
        r_body_sb1  <= {4'b0000, I_audio_CTS[19:16]};// SB1高4位补零 + CTS[19:16]  
        r_body_sb2  <= I_audio_CTS[15:8];            // SB2 = CTS[15:8]  
        r_body_sb3  <= I_audio_CTS[7:0];             // SB3 = CTS[7:0]  
        r_body_sb4  <= {4'b0000, I_audio_N[19:16]};  // SB4高4位补零 + N[19:16]  
        r_body_sb5  <= I_audio_N[15:8];              // SB5 = N[15:8]  
        r_body_sb6  <= I_audio_N[7:0];               // SB6 = N[7:0]  
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH错误校验码生成器  
// 规范要求：  
//   - 包头使用BCH(32,24)编码（24位数据+8位ECC）  
//   - 数据体使用BCH(64,56)编码（56位数据+8位ECC）  
//=======================================================================  
wire [7:0] w_header_ecc, w_body_ecc;  

BCH_32_24_encode u_BCH_32_24_encode(       // 包头BCH编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk  ),       // 74.25MHz主时钟  
    .I_data_in     (w_header     ),       // 24位包头数据  
    .O_bch_ecc_out (w_header_ecc )        // 8位ECC校验码  
);  

BCH_64_56_encode u_BCH_64_56_encode(       // 数据体BCH编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),         // 74.25MHz主时钟  
    .I_data_in     (w_body     ),         // 56位有效数据  
    .O_bch_ecc_out (w_body_ecc )          // 8位ECC校验码  
);  

//=======================================================================  
// BCH数据块输出组合  
// 根据HDMI数据包结构：  
//   - Block4: 包头(24b) + ECC(8b) = 32bits  
//   - Block3: 数据体(56b) + ECC(8b) = 64bits  
//   - Block2~0: 保留区（需填充0）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 复位清零  
        O_BCH_block_4 <= 32'b0;  
        O_BCH_block_3 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_2 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'b0;  
    end else begin          // 正常输出  
        // Block4：包头数据 + ECC（32位）  
        O_BCH_block_4 <= {w_header_ecc, w_header};  
        
        // Block3：数据体 + ECC（64位）  
        O_BCH_block_3 <= {w_body_ecc, w_body[55:0]};  
        
        // Block2~0：保留区填充0（规范要求未使用区域必须置零）  
        O_BCH_block_2 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'h0;  
    end  
end  

endmodule
复制代码

L-PCM和一些IEC 61937压缩音频格式使用音频样本包来传送。

音频样本包由一到四个音频样本组成。这些可以是不同的样本或不同的部分样本(即6个通道中的2个)。子分组的配置由报头中的layout和sample_present位决定。

关于Layout值和Audio Packet的关系 ，协议中是这样介绍的。

在音频样本分组报头中有四个sample_present比特，每个子分组一个。这些指示子分组是否包含音频样本。

此外，如果在sample_flat.spX所代表的时间段内，源端没有可用的音频数据，则会设置四个sample _ flat . spx位。这可能发生在采样速率变化或临时流中断期间。当sample_flat.spX置位时，子包X继续代表一个采样周期，但不包含有用的音频数据。仅当相应的sample_present.spX位置位时，sample_flat.spX位才有效。

Layout0可用于从单个IEC 61937或单个双声道IEC 60958音频流中携带多达四个样本。

Layout1可用于携带具有三到八个L-PCM音频通道的一个音频样本(即两到四个IEC 60958流)。

如下图所示，本例程选择使用双通道，所以选择layout值为0。如果有多音频通道需求，可以修改为1。

当layout值为0时，有效Sample_Present位配置如下

选择把数据数据放在block_0上，所以把sample_ present.sp0 拉高

SB0-SB5分别填入24位左右声道音频数据信息，如超过24位则舍弃低位数据，SB6中的内容，本课程并未涉及，所以不做详细介绍。

该模块是HDMI 1.4b音频采样包封装器，核心功能包括：将双声道24bit音频数据（小端模式拆分为6字节）与包头（类型0x02+控制字段）按规范封装，通过BCH(32,24)和BCH(64,56)编码生成包头和数据体的8位ECC校验码，采用XPM FIFO缓冲音频数据流并实现请求-应答握手协议，输出符合五组BCH数据块（块4含包头+ECC，块0含音频数据体+ECC，其余块填零）。

`timescale 1ns / 1ps  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
// HDMI 1.4b音频采样包封装模块  
// 功能特性：  
// 1. 符合HDMI 1.4b规范Section 5.3.3音频采样包格式  
// 2. 支持双声道24bit音频数据封装  
// 3. 集成BCH(32,24)和BCH(64,56)错误校验码生成  
// 4. 采用XPM FIFO实现数据流缓冲对齐  
// 5. 支持音频包请求/应答握手协议  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  

module audio_sample_packet_channel(  
    input  wire        I_pixel_clk,      // 74.25MHz主时钟（TMDS时钟域）  
    input  wire        I_reset_n,        // 异步复位（低电平有效）  
    
    //================= 音频输入接口 =================//  
    input  wire        I_audio_valid,        // 音频数据有效脉冲（与数据对齐）  
    input  wire [23:0] I_audio_left_data,    // 左声道24bit音频（补码格式）  
    input  wire [23:0] I_audio_right_data,   // 右声道24bit音频（补码格式）  
    
    //================ 包控制接口 ====================//  
    input  wire        I_audio_packet_req,   // 音频包请求信号（主机发起）  
    output reg         O_audio_packet_valid, // 音频包有效指示（应答信号）  
    
    //============== BCH编码输出接口 ==================//  
    output reg  [31:0] O_BCH_block_4, // BCH块4：[31:24]=包头ECC，[23:0]=包头  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_3, // BCH块3：保留区（固定0）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_2, // BCH块2：保留区（固定0）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_1, // BCH块1：保留区（固定0）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_0  // BCH块0：[63:56]=数据体ECC，[55:0]=音频数据  
);  

//=======================================================================  
// HDMI规范参数定义（Section 5.3.3 Audio Sample Packet）  
//=======================================================================  
localparam [7:0] HEADER_HB0    = 8'h02; // 包头类型（0x02=音频采样包）  
localparam [7:0] HEADER_HB1    = {3'b000,1'b0,4'b0001}; // 控制字段：  
    // [7:5]=000(保留),[4]=0(线性PCM),[3:0]=0001(双声道)  
localparam [7:0] HEADER_HB2    = 8'h00; // 保留字段（必须置零）  
localparam [7:0] SB_RESERVED   = 8'h00; // 数据体保留字段填充值  

//=======================================================================  
// 寄存器组声明  
//=======================================================================  
reg [7:0]   r_header_hb0;    // 包头字节0（类型标识）  
reg [7:0]   r_header_hb1;    // 包头字节1（控制字段）  
reg [7:0]   r_header_hb2;    // 包头字节2（保留）  

reg [7:0]   r_body_sb0;      // 数据体字节0（左声道LSB）  
reg [7:0]   r_body_sb1;      // 数据体字节1（左声道）  
reg [7:0]   r_body_sb2;      // 数据体字节2（左声道MSB）  
reg [7:0]   r_body_sb3;      // 数据体字节3（右声道LSB）  
reg [7:0]   r_body_sb4;      // 数据体字节4（右声道）  
reg [7:0]   r_body_sb5;      // 数据体字节5（右声道MSB）  
reg [7:0]   r_body_sb6;      // 数据体字节6（保留）  
reg [55:0]  r_body;          // 数据体缓冲（56bit）  

//=======================================================================  
// FIFO控制信号  
//=======================================================================  
reg         r_fifo_wr_en;     // FIFO写使能（一级缓冲）  
reg         rr_fifo_wr_en;    // FIFO写使能（二级缓冲）  
wire        w_rd_en;          // FIFO读使能  
wire        w_fifo_full;      // FIFO满标志  
wire        w_fifo_empty;     // FIFO空标志  
wire [63:0] w_fifo_dout;      // FIFO输出数据（64bit）  

//=======================================================================  
// 数据拼接组合逻辑  
//=======================================================================  
wire [23:0] w_header = {r_header_hb2, r_header_hb1, r_header_hb0}; // 24bit包头  
wire [55:0] w_body   = {r_body_sb6, r_body_sb5, r_body_sb4, r_body_sb3,  
                        r_body_sb2, r_body_sb1, r_body_sb0};       // 56bit数据体  
wire [63:0] w_BCH_block_0 = (~w_fifo_empty) ? w_fifo_dout : 64'h0; // FIFO数据输出  
assign w_rd_en = (~w_fifo_empty) ? I_audio_packet_req : 1'b0;      // 读使能生成  

//=======================================================================  
// 音频包构造逻辑（按HDMI CTS 1.4b规范S6.3.4实现）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin    // 异步复位初始化  
        // 包头复位  
        r_header_hb0 <= 8'h0;  
        r_header_hb1 <= 8'h0;  
        r_header_hb2 <= 8'h0;  
        
        // 数据体复位  
        r_body_sb0 <= 8'h0;  
        r_body_sb1 <= 8'h0;  
        r_body_sb2 <= 8'h0;  
        r_body_sb3 <= 8'h0;  
        r_body_sb4 <= 8'h0;  
        r_body_sb5 <= 8'h0;  
        r_body_sb6 <= 8'h0;  
    end else begin          // 正常数据构造  
        //----------------------------  
        // 固定包头构造  
        //----------------------------  
        r_header_hb0 <= HEADER_HB0;   // 包类型标识（0x02）  
        r_header_hb1 <= HEADER_HB1;   // 控制字段（双声道PCM）  
        r_header_hb2 <= HEADER_HB2;   // 保留字段  

        //----------------------------  
        // 动态数据体构造（小端模式）  
        //----------------------------  
        // 左声道数据（24bit拆分为3字节）  
        r_body_sb0 <= I_audio_left_data[7:0]   ;  // 字节0：LSB  
        r_body_sb1 <= I_audio_left_data[15:8]  ;  // 字节1  
        r_body_sb2 <= I_audio_left_data[23:16] ;  // 字节2：MSB  
        
        // 右声道数据（24bit拆分为3字节）  
        r_body_sb3 <= I_audio_right_data[7:0]   ;  // 字节3：LSB  
        r_body_sb4 <= I_audio_right_data[15:8]  ;  // 字节4  
        r_body_sb5 <= I_audio_right_data[23:16] ;  // 字节5：MSB  
        
        // 保留字段处理  
        r_body_sb6 <= SB_RESERVED;                // 字节6：固定填充0  
    end  
end  

//=======================================================================  
// 数据缓冲逻辑（二级寄存器消除亚稳态）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  
        r_fifo_wr_en <= 1'b0;  
        rr_fifo_wr_en<= 1'b0;  
    end else begin  
        r_fifo_wr_en  <= I_audio_valid;    // 原始有效信号打拍  
        rr_fifo_wr_en <= r_fifo_wr_en;     // 二级缓冲  
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH块输出组合逻辑  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 复位清零  
        O_BCH_block_4 <= 32'b0;  
        O_BCH_block_3 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_2 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'b0;  
    end else begin          // 正常输出  
        // Block4：包头 + ECC（32bit）  
        O_BCH_block_4 <= {w_header_ecc, w_header};  
        
        // Block3~1：保留区置零  
        O_BCH_block_3 <= 64'h0;     
        O_BCH_block_2 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'h0;  
        
        // Block0：数据体 + ECC（64bit）  
        O_BCH_block_0 <= w_BCH_block_0;  
    end  
end  

//=======================================================================  
// 包有效状态机（请求-应答握手协议）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  
        O_audio_packet_valid <= 1'b0;  
    end else if (I_audio_packet_req && !w_fifo_empty) begin  
        O_audio_packet_valid <= 1'b1;  // FIFO非空时响应请求  
    end else begin  
        O_audio_packet_valid <= 1'b0;  // 默认无效    
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH编码器实例化  
//=======================================================================  
BCH_32_24_encode u_BCH_32_24_encode(       // 包头BCH(32,24)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk  ),        // 74.25MHz时钟  
    .I_data_in     (w_header     ),        // 24bit包头输入  
    .O_bch_ecc_out (w_header_ecc )         // 8bit ECC输出  
);  

BCH_64_56_encode u_BCH_64_56_encode(       // 数据体BCH(64,56)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),          // 74.25MHz时钟  
    .I_data_in     (w_body     ),          // 56bit数据输入  
    .O_bch_ecc_out (w_body_ecc )           // 8bit ECC输出  
);  

//=======================================================================  
// XPM同步FIFO实例化（用于数据流缓冲）  
//=======================================================================  
xpm_fifo_sync #(    
    .DOUT_RESET_VALUE    ("0"),       // 复位输出值  
    .ECC_MODE            ("no_ecc"), // 禁用ECC模式  
    .FIFO_MEMORY_TYPE    ("auto"),    // 自动选择存储类型  
    .FIFO_READ_LATENCY   (1),         // 固定1周期读延迟  
    .FIFO_WRITE_DEPTH    (1024),      // 深度1024（适应突发传输）  
    .FULL_RESET_VALUE    (0),         // 复位时FULL=0  
    .READ_DATA_WIDTH     (64),        // 64bit读数据  
    .READ_MODE           ("fwft"),    // 首字直通模式  
    .SIM_ASSERT_CHK      (0),         // 关闭仿真断言  
    .WRITE_DATA_WIDTH    (64)         // 64bit写数据  
) u_audio_fifo (  
    .rst        (!I_reset_n    ),     // 异步复位（低有效）  
    .wr_clk     (I_pixel_clk   ),     // 写时钟  
    .wr_en      (rr_fifo_wr_en ),     // 写使能（二级缓冲）  
    .din        ({w_body_ecc, r_body}), // 输入数据[63:56]=ECC，[55:0]=数据体  
    .full       (w_fifo_full   ),     // FIFO满标志  
    .rd_en      (w_rd_en       ),     // 读使能（请求触发）  
    .dout       (w_fifo_dout   ),     // 输出数据  
    .empty      (w_fifo_empty  )      // FIFO空标志  
);  

endmodule
复制代码

HDMI信源通过辅助视频信息(AVI)信息帧指示当前视频流的各个方面。

如果信号源满足以下条件，则信号源应始终至少每两个视频场传输一次AVI信息帧：

• 能够传输AVI信息帧，

• 能够传输YCBCR像素编码，

• 能够传输除传输的视频格式的默认色度之外的任何色度，

• 曾经能够传输任何xvYCC或未来增强的色度，

• 曾经能够传输任何色域元数据包，

• 能够传输具有多个允许像素重复的任何视频格式。

AVI信息框架版本2的打包如下所示。

Header包头是固定值，所以无需讨论

HDMI协议手册《High-Definition Multimedia Interface》让我们通过《CEA-861-D》查询信息，打开《CEA-861-D》6.4节。内容如下：

AVI InfoFrame 数据字节 1：

AVI InfoFrame 数据字节 2：

AVI InfoFrame 数据字节 3：

AVI InfoFrame 数据字节 4：

我们本课程使用的是1280×720p@59.94/60Hz，所以我们的Video Codes选择4。

AVI InfoFrame 数据字节 5：

本包的参数选择和参数介绍非常繁琐，感兴趣的可以自行查询《CEA-861-D》中详细内容介绍，本教程仅提供参照表格，重点部分代码中已经做参数处理，并不做详细介绍。

该模块是HDMI AVI信息帧封装器，核心功能包括：根据CEA-861-F标准构建AVI信息帧结构（包头0x82标识+13字节数据体），动态生成视频格式（4:3/16:9）、色彩空间（RGB/BT601）和VIC码参数，通过BCH(32,24)和BCH(64,56)编码分别对24位包头与56位数据体（含校验和、控制字段、VIC等）生成8位ECC校验码，输出五组BCH编码块（块4含包头+ECC，块0含数据体+ECC，其余块填零），符合HDMI 1.4b CTS 6.5.2规范要求，用于在视频消隐期传输显示参数配置信息。

`timescale 1ns / 1ps  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
// HDMI AVI信息帧封装模块（符合HDMI 1.4b CTS 6.5.2节规范）  
// 功能特性：  
// 1. 生成符合CEA-861-F标准的AVI信息帧  
// 2. 支持视频格式、色彩空间、VIC码等参数配置  
// 3. 集成BCH(32,24)和BCH(64,56)错误校验码生成  
// 4. 严格遵循HDMI规范保留字段处理  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  

module avi_info_frame_packet (  
    //==================== 全局信号 ====================//  
    input  wire        I_pixel_clk,        // 74.25MHz像素时钟  
    input  wire        I_reset_n,          // 异步复位（低电平有效）  
    
    //================== 视频配置输入 ==================//  
    input  wire [1:0]  I_video_format,     // 视频宽高比 00=4:3,01=16:9,10/11保留  
    input  wire [1:0]  I_colorimetry,      // 色彩空间 00=RGB,01=BT601,10=BT709,11保留  
    input  wire [6:0]  I_video_VIC,        // 7bit视频标识码（CEA-861-F表15）  
    
    //================= BCH编码输出 ====================//  
    output reg  [31:0] O_BCH_block_4,       // BCH块4：[31:24]=包头ECC，[23:0]=包头  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_3,      // BCH块3：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_2,      // BCH块2：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_1,      // BCH块1：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_0        // BCH块0：[63:56]=数据体ECC，[55:0]=有效数据  
);  

//=======================================================================  
// CEA-861-F标准参数定义（表8.8 AVI信息帧格式）  
//=======================================================================  
localparam [7:0] HEADER_HB0    = 8'h82; // 包头类型：0x82=AVI信息帧（固定值）  
localparam [7:0] HEADER_HB1    = 8'h02; // 版本号：0x02=Version 2（HDMI 1.3+使用）  
localparam [7:0] HEADER_HB2    = 8'h0D; // 数据长度：13字节（0x0D）  
localparam [7:0] SB_RESERVED   = 8'h00; // 保留字段填充值（必须置零）  

//=======================================================================  
// 寄存器组声明  
//=======================================================================  
reg [7:0] r_header_hb0;    // 包头字节0（类型标识）  
reg [7:0] r_header_hb1;    // 包头字节1（版本号）  
reg [7:0] r_header_hb2;    // 包头字节2（数据长度）  

reg [7:0] r_body_sb0;      // 数据体字节0（校验和）  
reg [7:0] r_body_sb1;      // 数据体字节1（视频格式/激活标志）  
reg [7:0] r_body_sb2;      // 数据体字节2（色彩空间/色深）  
reg [7:0] r_body_sb3;      // 数据体字节3（保留字段）  
reg [7:0] r_body_sb4;      // 数据体字节4（VIC码低7位）  
reg [7:0] r_body_sb5;      // 数据体字节5（保留字段）  
reg [7:0] r_body_sb6;      // 数据体字节6（保留字段）  

//=======================================================================  
// 数据拼接组合逻辑  
//=======================================================================  
wire [23:0] w_header = {r_header_hb2, r_header_hb1, r_header_hb0}; // 24bit包头  
wire [55:0] w_body   = {r_body_sb6, r_body_sb5, r_body_sb4,       // 56bit数据体  
                       r_body_sb3, r_body_sb2, r_body_sb1, r_body_sb0};  

//=======================================================================  
// AVI信息帧构造逻辑（CEA-861-F表8.8）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 异步复位初始化  
        r_header_hb0 <= 8'h0;  
        r_header_hb1 <= 8'h0;  
        r_header_hb2 <= 8'h0;  
        r_body_sb0   <= 8'h0;  
        r_body_sb1   <= 8'h0;  
        r_body_sb2   <= 8'h0;  
        r_body_sb3   <= 8'h0;  
        r_body_sb4   <= 8'h0;  
        r_body_sb5   <= 8'h0;  
        r_body_sb6   <= 8'h0;  
    end else begin        // 动态字段构造  
        //---------------- 固定包头 ----------------  
        r_header_hb0 <= HEADER_HB0;  // 类型标识  
        r_header_hb1 <= HEADER_HB1;  // 版本号  
        r_header_hb2 <= HEADER_HB2;  // 数据长度  

        //---------------- 动态数据体 ----------------  
        // SB0: 校验和 = 0x100 - (HB0+HB1+HB2+SB1+SB2+SB3+SB4+SB5)  
        r_body_sb0 <= 8'd1 + ~(r_header_hb0 + r_header_hb1 + r_header_hb2 +  
                              r_body_sb1 + r_body_sb2 + r_body_sb3 +  
                              r_body_sb4 + r_body_sb5);  

        // SB1: [7]=保留 [6:5]=视频格式 [4]=激活格式标志 [3:0]=保留  
        r_body_sb1 <= {1'b0, I_video_format, 1'b1, 4'b0000};  // 激活标志固定为1  

        // SB2: [7:6]=色彩空间 [5:4]=色深 [3:0]=保留  
        r_body_sb2 <= {I_colorimetry, 2'b00, 4'b1000};       // 默认8bit色深  

        r_body_sb3 <= 8'b0001_0000;   // SB3保留字段（按规范置位bit4）  
        r_body_sb4 <= {1'b0, I_video_VIC}; // SB4[7]=保留，[6:0]=VIC码  
        r_body_sb5 <= SB_RESERVED;    // SB5保留  
        r_body_sb6 <= SB_RESERVED;    // SB6保留  
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH编码器实例化  
//=======================================================================  
wire [7:0] w_header_ecc, w_body_ecc;  

BCH_32_24_encode u_BCH_32_24_encode(  // 包头BCH(32,24)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_header),       // 24bit包头数据  
    .O_bch_ecc_out (w_header_ecc)     // 8bit ECC校验码  
);  

BCH_64_56_encode u_BCH_64_56_encode(  // 数据体BCH(64,56)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_body),         // 56bit有效数据  
    .O_bch_ecc_out (w_body_ecc)      // 8bit ECC校验码  
);  

//=======================================================================  
// BCH块输出组合逻辑  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 复位清零  
        O_BCH_block_4 <= 32'b0;  
        O_BCH_block_3 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_2 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'b0;  
    end else begin          // 正常输出  
        O_BCH_block_4 <= {w_header_ecc, w_header};  // 包头+ECC（32bit）  
        O_BCH_block_3 <= 64'h0;                     // 保留区置零  
        O_BCH_block_2 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_0 <= {w_body_ecc, w_body};      // 数据体+ECC（64bit）  
    end  
end  

endmodule
复制代码

源应使用IEC 60958信道状态位、IEC 61937突发信息和/或流数据(如果存在)以及音频信息帧来指示活动音频流的特征。

每当传输活动音频流时，应至少每两个视频场传输一次准确的音频信息帧。

音频信息帧传输可以在数据岛分组可以被传输的任何时间发生，包括在任何水平或垂直消隐周期期间。

Header包头是固定值，所以无需讨论

HDMI协议手册《High-Definition Multimedia Interface》让我们通过《CEA-861-D》查询信息，打开《CEA-861-D》6.6节。内容如下：

音频信息帧数据字节1：

音频信息帧数据字节2：

我们要使用的主要信息就集中在第1和第2个 Byte中，根据表格信息做成参数查找表即可。

该模块是HDMI音频信息帧封装器，主要功能包括：构建音频信息帧，将声道数（2-8通道）、采样率（如44.1kHz/48kHz）和采样深度（16/20/24bit）等参数封装为10字节数据体（含动态计算的补码校验和），通过BCH(32,24)和BCH(64,56)编码分别对24位包头（类型0x84+版本0x01）与56位有效数据生成8位ECC校验码，输出五组BCH数据块（块4含包头+ECC，块3含音频参数数据体+ECC，其余块填零），用于在视频消隐期传输音频配置信息，确保接收端能准确重建音频时钟与解码参数。

`timescale 1ns / 1ps  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
// HDMI音频信息帧封装模块  
// 功能特性：  
// 1. 生成HDMI音频信息包（audio_info_frame_packet）  
// 2. 支持多声道配置及多种采样率格式  
// 3. 集成BCH(32,24)和BCH(64,56)前向纠错编码  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  

module audio_info_frame_packet(  
    //==================== 全局信号 ====================//  
    input  wire        I_pixel_clk,        // 74.25MHz像素时钟 
    input  wire        I_reset_n,          // 异步复位（高电平有效）  
    
    //================== 音频配置输入 ==================//  
    input  wire [2:0]  I_audio_sample_frequency, // 3bit采样率编码（000=44.1kHz, 001=48kHz,...）  
    input  wire [2:0]  I_audio_channel_count,    // 3bit声道数（000=2ch,001=3ch,...,111=8ch）  
    input  wire [1:0]  I_audio_sample_size,     // 2bit采样深度（00=16bit,01=20bit,10=24bit）  
    
    //=============== BCH编码输出接口 ==================//  
    output reg  [31:0] O_BCH_block_4,       // BCH块4：[31:24]=包头ECC，[23:0]=包头  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_3,      // BCH块3：[63:56]=数据体ECC，[55:0]=有效数据  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_2,      // BCH块2：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_1,      // BCH块1：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_0       // BCH块0：保留区（强制置零）  
);  

//=======================================================================  
// HDMI规范参数定义（CTS 1.4b S6.3.3音频信息帧数据包）  
//=======================================================================  
localparam [7:0] HEADER_HB0    = 8'h84; // 包头类型（0x84=音频信息帧数据包）  
localparam [7:0] HEADER_HB1    = 8'h01; // 版本号（0x01=版本1）  
localparam [7:0] HEADER_HB2    = 8'h0A; // 数据长度：10字节（0x0A）  
localparam [7:0] SB_RESERVED   = 8'h00; // 保留字段填充值（必须置零）  

//=======================================================================  
// 寄存器组声明  
//=======================================================================  
reg [7:0] r_header_hb0;    // 包头字节0（类型标识）  
reg [7:0] r_header_hb1;    // 包头字节1（版本号）  
reg [7:0] r_header_hb2;    // 包头字节2（数据长度）  

reg [7:0] r_body_sb0;      // 数据体字节0（校验和）  
reg [7:0] r_body_sb1;      // 数据体字节1（声道配置）  
reg [7:0] r_body_sb2;      // 数据体字节2（采样率/深度）  
reg [7:0] r_body_sb3;      // 数据体字节3（保留字段）  
reg [7:0] r_body_sb4;      // 数据体字节4（保留字段）  
reg [7:0] r_body_sb5;      // 数据体字节5（保留字段）  
reg [7:0] r_body_sb6;      // 数据体字节6（保留字段）  

//=======================================================================  
// 数据拼接组合逻辑  
//=======================================================================  
wire [23:0] w_header = {r_header_hb2, r_header_hb1, r_header_hb0}; // 24bit包头  
wire [55:0] w_body   = {r_body_sb6, r_body_sb5, r_body_sb4,       // 56bit数据体  
                       r_body_sb3, r_body_sb2, r_body_sb1, r_body_sb0};  

//=======================================================================  
// 音频信息帧构造逻辑（CTS 1.4b S6.3.3）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 异步复位初始化  
        r_header_hb0 <= 8'h0;  
        r_header_hb1 <= 8'h0;  
        r_header_hb2 <= 8'h0;  
        r_body_sb0   <= 8'h0;  
        r_body_sb1   <= 8'h0;  
        r_body_sb2   <= 8'h0;  
        r_body_sb3   <= 8'h0;  
        r_body_sb4   <= 8'h0;  
        r_body_sb5   <= 8'h0;  
        r_body_sb6   <= 8'h0;  
    end else begin        // 动态字段构造  
        //---------------- 固定包头 ----------------  
        r_header_hb0 <= HEADER_HB0;  // 包类型标识  
        r_header_hb1 <= HEADER_HB1;  // 协议版本  
        r_header_hb2 <= HEADER_HB2;  // 数据长度  

        //---------------- 动态数据体 ----------------  
        // SB0: 校验和 = 0x100 - (HB0+HB1+HB2+SB1+SB2+SB3+SB4+SB5)  
        // 注：采用补码形式计算，等效于1 + ~(sum)  
        r_body_sb0 <= 8'd1 + ~(r_header_hb0 + r_header_hb1 + r_header_hb2 +  
                              r_body_sb1 + r_body_sb2 + r_body_sb3 +  
                              r_body_sb4 + r_body_sb5);  

        // SB1: [7:5]=保留位 [4:0]=音频声道数（0-7对应2-8声道）  
        r_body_sb1 <= {3'b000, I_audio_channel_count};   

        // SB2: [7:5]=保留位 [4:2]=采样率 [1:0]=采样深度  
        r_body_sb2 <= {3'b000, I_audio_sample_frequency, I_audio_sample_size};  

        r_body_sb3 <= SB_RESERVED;    // SB3保留  
        r_body_sb4 <= SB_RESERVED;    // SB4保留  
        r_body_sb5 <= SB_RESERVED;    // SB5保留  
        r_body_sb6 <= SB_RESERVED;    // SB6保留  
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH编码器实例化  
//=======================================================================  
wire [7:0] w_header_ecc, w_body_ecc;  

BCH_32_24_encode u_BCH_32_24_encode(  // 包头BCH(32,24)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_header),       // 24bit包头数据  
    .O_bch_ecc_out (w_header_ecc)     // 8bit ECC校验码  
);  

BCH_64_56_encode u_BCH_64_56_encode(  // 数据体BCH(64,56)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_body),         // 56bit有效数据  
    .O_bch_ecc_out (w_body_ecc)      // 8bit ECC校验码  
);  

//=======================================================================  
// BCH块输出组合逻辑  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 复位清零  
        O_BCH_block_4 <= 32'b0;  
        O_BCH_block_3 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_2 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'b0;  
    end else begin          // 正常输出  
        O_BCH_block_4 <= {w_header_ecc, w_header};  // 包头+ECC（32bit）  
        O_BCH_block_3 <= {w_body_ecc, w_body};     // 数据体+ECC（64bit）  
        O_BCH_block_2 <= 64'h0;                     // 保留区置零  
        O_BCH_block_1 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'h0;  
    end  
end  

endmodule
复制代码

通用控制分组报头不包含数据。接收器应忽略字节HB1和HB2。通用控制包主体应包含四个相同的子包。

Header包头是固定值，所以无需讨论

AVMUTE值（0=静音黑屏），我们选择关闭AVMUTE。Clear_AVMUTE置1，Clear_AVMUTE置0。

色深(CD场)值：

默认我们使用24bits。

像素打包相位(PP场)值：

默认选择0。

该模块是HDMI通用控制信息帧封装器，核心功能包括：根据HDMI 1.4b CTS 6.8节规范构建通用控制包（包头标识0x03），动态配置色深（24/30bpp等）、数据包相位偏移及AV静默控制（通过SB0字段的AVMUTE正反相标志），将控制参数封装为56位数据体（含7字节控制字段），通过BCH(32,24)和BCH(64,56)编码分别对24位包头与56位有效数据生成8位ECC校验码，输出五组BCH数据块（块4含包头+ECC，块0含控制参数数据体+ECC，其余块填零），用于在视频消隐期传输显示控制指令，实现色彩深度同步、数据包相位校准及音视频静默切换功能。

`timescale 1ns / 1ps  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  
// 通用控制信息帧封装模块（符合HDMI 1.4b规范第6.8节）  
// 功能特性：  
// 1. 生成通用控制包（General Control Packet）用于传输显示控制参数  
// 2. 支持色彩深度、数据包相位等关键参数配置  
// 3. 集成BCH(32,24)和BCH(64,56)前向纠错编码  

// 关键参数说明：  
// - 包头标识符0x03对应通用控制包（HDMI规范表5-8）  
// - 数据包长度固定为0字节（HB1/HB2保留）  
// - SB0控制字段定义见CTS 6.8.2节  
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////  

module general_control_packet(  
    //================= 系统接口 =================  
    input  wire        I_pixel_clk,        // 74.25MHz像素时钟（TMDS时钟的1/2）  
    input  wire        I_reset_n,          // 异步复位（低电平有效，CTS 6.8.1要求）  
    
    //================= 配置输入 ================  
    input  wire [3:0]  I_ctrl_color_depth,     // 4bit色深配置（0000=24bpp，0001=30bpp,...）  
    input  wire [3:0]  I_ctrl_packet_phase,    // 4bit相位配置（视频数据包偏移控制）  
    input  wire        I_audio_video_valid,    // AV有效指示（0=静音/黑屏，1=正常输出）  
    
    //================= 数据包输出 ==============  
    output reg  [31:0] O_BCH_block_4,       // BCH块4：[31:24]=包头ECC，[23:0]=包头  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_3,      // BCH块3：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_2,      // BCH块2：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_1,      // BCH块1：保留区（强制置零）  
    output reg  [63:0] O_BCH_block_0       // BCH块0：[63:56]=数据体ECC，[55:0]=有效数据  
);  

//=======================================================================  
// HDMI规范参数定义（CTS 6.8.2通用控制包格式）  
//=======================================================================  
localparam [7:0] HEADER_HB0    = 8'h03; // 包类型标识符（0x03=通用控制包）  
localparam [7:0] HEADER_HB1    = 8'h00; // 保留字段（必须置零）  
localparam [7:0] HEADER_HB2    = 8'h00; // 保留字段（必须置零）  
localparam [7:0] SB_RESERVED   = 8'h00; // 保留字段填充值（必须置零）  

//=======================================================================  
// 寄存器组声明  
//=======================================================================  
reg [7:0] r_header_hb0;    // 包头字节0（类型标识）  
reg [7:0] r_header_hb1;    // 包头字节1（保留）  
reg [7:0] r_header_hb2;    // 包头字节2（保留）  

reg [7:0] r_body_sb0;      // 数据体字节0（控制字段）  
reg [7:0] r_body_sb1;      // 数据体字节1（相位/色深配置）  
reg [7:0] r_body_sb2;      // 数据体字节2（保留）  
reg [7:0] r_body_sb3;      // 数据体字节3（保留）  
reg [7:0] r_body_sb4;      // 数据体字节4（保留）  
reg [7:0] r_body_sb5;      // 数据体字节5（保留）  
reg [7:0] r_body_sb6;      // 数据体字节6（保留）  

//=======================================================================  
// 数据拼接组合逻辑  
//=======================================================================  
wire [23:0] w_header = {r_header_hb2, r_header_hb1, r_header_hb0}; // 24bit包头  
wire [55:0] w_body   = {r_body_sb6, r_body_sb5, r_body_sb4,       // 56bit数据体  
                       r_body_sb3, r_body_sb2, r_body_sb1, r_body_sb0};  

//=======================================================================  
// 控制包构造逻辑（CTS 6.8.2节时序要求）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 异步复位初始化  
        r_header_hb0 <= 8'h0;  
        r_header_hb1 <= 8'h0;  
        r_header_hb2 <= 8'h0;  
        r_body_sb0   <= 8'h0;  
        r_body_sb1   <= 8'h0;  
        r_body_sb2   <= 8'h0;  
        r_body_sb3   <= 8'h0;  
        r_body_sb4   <= 8'h0;  
        r_body_sb5   <= 8'h0;  
        r_body_sb6   <= 8'h0;  
    end else begin        // 动态字段构造  
        //---------------- 固定包头 ----------------  
        r_header_hb0 <= HEADER_HB0;  // 类型标识符  
        r_header_hb1 <= HEADER_HB1;  // 保留字段  
        r_header_hb2 <= HEADER_HB2;  // 保留字段  

        //---------------- 动态数据体 ----------------  
        // SB0: [7:4]=保留 [3]=AVMUTE（0=静音黑屏）[2:1]=保留 [0]=AVMUTE反相  
        // 注：CTS 6.8.2要求AVMUTE标志需同时设置正反相信号  
        r_body_sb0 <= {4'b0000,I_audio_video_valid, 2'b00,  ~I_audio_video_valid};   

        // SB1: [7:4]=相位配置 [3:0]=色深配置  
        r_body_sb1 <= {I_ctrl_packet_phase, I_ctrl_color_depth};  

        r_body_sb2 <= SB_RESERVED;   // SB2保留  
        r_body_sb3 <= SB_RESERVED;    // SB3保留  
        r_body_sb4 <= SB_RESERVED;    // SB4保留  
        r_body_sb5 <= SB_RESERVED;    // SB5保留  
        r_body_sb6 <= SB_RESERVED;    // SB6保留  
    end  
end  

//=======================================================================  
// BCH编码器实例化  
//=======================================================================  
wire [7:0] w_header_ecc, w_body_ecc;  

BCH_32_24_encode u_BCH_32_24_encode(  // 包头BCH(32,24)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_header),       // 24bit包头数据  
    .O_bch_ecc_out (w_header_ecc)     // 8bit ECC校验码  
);  

BCH_64_56_encode u_BCH_64_56_encode(  // 数据体BCH(64,56)编码器  
    .I_clk         (I_pixel_clk),  
    .I_data_in     (w_body),         // 56bit有效数据  
    .O_bch_ecc_out (w_body_ecc)      // 8bit ECC校验码  
);  

//=======================================================================  
// BCH块输出组合逻辑（HDMI规范S5.3.2分组规则）  
//=======================================================================  
always @(posedge I_pixel_clk or negedge I_reset_n) begin  
    if (!I_reset_n) begin  // 复位清零  
        O_BCH_block_4 <= 32'b0;  
        O_BCH_block_3 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_2 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'b0;  
        O_BCH_block_0 <= 64'b0;  
    end else begin          // 正常输出  
        O_BCH_block_4 <= {w_header_ecc, w_header};  // 包头+ECC（32bit）  
        O_BCH_block_3 <= 64'h0;                     // 保留区置零  
        O_BCH_block_2 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_1 <= 64'h0;  
        O_BCH_block_0 <= {w_body_ecc, w_body};      // 数据体+ECC（64bit）  
    end  
end  

endmodule
复制代码

固定数值输出，不过多解释

输出数据信息与输入数据信息保持一致。

固定数值输出，不过多解释

固定数值输出，不过多解释