书接上文, 自从知道了 DDC/CI 这个大部分显示器都支持的好用功能之后, 就愉快的跑去香橙派上使用了. 结果, 不支持 ? 这是什么情况 ?? 树莓派都支持, 香橙派居然不支持 ?
一通研究之后发现, 还真的是硬件不支持 ! 这怎么行 ? 俗话说的好, 有条件要上, 没有条件创造条件也要上 !
最终, 在坚持不懈的努力之下, 以不足 5 元 (3.4 元) 的硬件成本, 在香橙派上成功实现了 DDC/CI 功能.
相关文章:
- 《显示器的隐藏功能: 显示数据通道命令接口 (DDC/CI)》
https://www.jianshu.com/p/18d88c69fecf
目录
- 1 香橙派 zero3 不支持 DDC/CI
- 2 H618 处理器的 DesignWare HDMI 控制器不支持 DDC/CI
- 2.1 香橙派 HDMI i2c 总线没有从机地址
37 - 2.2 查找相关的 Linux 内核驱动代码
- 2.3 DesignWare HDMI 硬件不支持
- 2.1 香橙派 HDMI i2c 总线没有从机地址
- 3 旁路引出 HDMI 的 i2c
- 4 测试成功
- 5 总结与展望
1 香橙派 zero3 不支持 DDC/CI
测试设备: 香橙派 Orange pi Zero3 (内存 1GB, 处理器 全志 H618)
操作系统: Debian 12 (官方镜像, Linux 6.1)
话不多说, 直接使用 ddcutil 进行测试:
orangepi@orangepizero3 ~> ddcutil detect
Invalid display
I2C bus: /dev/i2c-5
DRM connector: card0-HDMI-A-1
EDID synopsis:
Mfg id: GVE - UNK
Model:
Product code: 9491 (0x2513)
Serial number:
Binary serial number: 1 (0x00000001)
Manufacture year: 2022, Week: 29
DDC communication failed
This appears to be a laptop display. Laptop displays do not support DDC/CI.
嗯 ? 什么情况 ??
同一个显示器, 使用 HDMI 连接 PC (ArchLinux) 就是正常的啊:
> ddcutil detect
Display 1
I2C bus: /dev/i2c-2
DRM connector: card1-HDMI-A-1
EDID synopsis:
Mfg id: GVE - UNK
Model:
Product code: 9491 (0x2513)
Serial number:
Binary serial number: 1 (0x00000001)
Manufacture year: 2022, Week: 29
VCP version: 2.2
> ddcutil getvcp 10
VCP code 0x10 (Brightness ): current value = 0, max value = 100
系统版本信息:
orangepi@orangepizero3 ~> uname -a
Linux orangepizero3 6.1.31-sun50iw9 #1.0.0 SMP Mon Jul 3 13:44:03 CST 2023 aarch64 GNU/Linux
orangepi@orangepizero3 ~> neofetch
_,met$$$$$gg. orangepi@orangepizero3
,g$$$$$$$$$$$$$$$P. ----------------------
,g$$P" """Y$$.". OS: Debian GNU/Linux 12 (bookworm) aarch64
,$$P' `$$$. Host: OrangePi Zero3
',$$P ,ggs. `$$b: Kernel: 6.1.31-sun50iw9
`d$$' ,$P"' . $$$ Uptime: 3 days, 4 hours, 40 mins
$$P d$' , $$P Packages: 1281 (dpkg)
$$: $$. - ,d$$' Shell: fish 3.6.0
$$; Y$b._ _,d$P' Resolution: 1920x1080
Y$$. `.`"Y$$$$P"' Terminal: /dev/pts/0
`$$b "-.__ CPU: (4) @ 1.512GHz
`Y$$ Memory: 513MiB / 981MiB
`Y$$.
`$$b.
`Y$$b.
`"Y$b._
`"""
orangepi@orangepizero3 ~> ddcutil --version
ddcutil 1.4.1
Built with support for USB connected displays.
Built without function failure simulation.
Built with libdrm services.
Copyright (C) 2015-2023 Sanford Rockowitz
License GPLv2: GNU GPL version 2 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
2 H618 处理器的 DesignWare HDMI 控制器不支持 DDC/CI
2.1 香橙派 HDMI i2c 总线没有从机地址 37
我们知道, DDC/CI 功能是通过 i2c 总线实现的, 那看看 i2c 是什么情况:
orangepi@orangepizero3 ~> /sbin/i2cdetect -l
i2c-3 i2c mv64xxx_i2c adapter I2C adapter
i2c-4 i2c mv64xxx_i2c adapter I2C adapter
i2c-5 i2c DesignWare HDMI I2C adapter
可以看到, i2c-5 名称 DesignWare HDMI, 这个应该就是 HDMI 的 i2c 总线.
orangepi@orangepizero3 ~> /sbin/i2cdetect -y -r 5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: 30 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3a -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 4a 4b -- -- -- --
50: 50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
下面是 PC (ArchLinux) 连接同一个显示器的情况:
> i2cdetect -y 2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- 37 -- -- 3a -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 4a 4b -- -- -- --
50: 50 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
这是 i2c 从机的地址, 其中 50 用于 EDID (获取显示器信息), 37 用于 DDC/CI.
香橙派 HDMI i2c 有 50 地址, 所以 EDID 功能正常. 然而, 别的从机地址都有, 就是没有该死的 37 地址 !
这种情况好奇怪啊, 你说 i2c 不正常吧, 它有 50 地址, EDID 正常, 别的从机地址也都有. 你说 i2c 正常吧, 它就是没有从机地址 37. 你说气人不气人 !
2.2 查找相关的 Linux 内核驱动代码
我们去 Linux 代码中找找, 搜索关键词 DesignWare. 然后找到了文件 linux-6.6.8/drivers/gpu/drm/bridge/synopsys/dw-hdmi.c 第 421 行:
static int dw_hdmi_i2c_xfer(struct i2c_adapter *adap,
struct i2c_msg *msgs, int num)
{
struct dw_hdmi *hdmi = i2c_get_adapdata(adap);
struct dw_hdmi_i2c *i2c = hdmi->i2c;
u8 addr = msgs[0].addr;
int i, ret = 0;
if (addr == DDC_CI_ADDR)
/*
* The internal I2C controller does not support the multi-byte
* read and write operations needed for DDC/CI.
* TOFIX: Blacklist the DDC/CI address until we filter out
* unsupported I2C operations.
*/
return -EOPNOTSUPP;
同一个文件第 42 行:
#define DDC_CI_ADDR 0x37
嗯, 破案了, 原来 Linux 内核驱动代码中, 故意屏蔽了从机地址 37 ! 所以才会别的从机地址都有, 就是 37 没有.
但是, 为啥呢 ?
2.3 DesignWare HDMI 硬件不支持
使用 git blame 查找这段代码对应的提交, 找到了 bee447e224b2645911c5d06e35dc90d8433fcef6:
drm/bridge: dw-hdmi: Refuse DDC/CI transfers on the internal I2C controller
The DDC/CI protocol involves sending a multi-byte request to the
display via I2C, which is typically followed by a multi-byte
response. The internal I2C controller only allows single byte
reads/writes or reads of 8 sequential bytes, hence DDC/CI is not
supported when the internal I2C controller is used. The I2C
transfers complete without errors, however the data in the response
is garbage. Abort transfers to/from slave address 0x37 (DDC) with
-EOPNOTSUPP, to make it evident that the communication is failing.
Signed-off-by: Matthias Kaehlcke <mka@chromium.org>
Reviewed-by: Douglas Anderson <dianders@chromium.org>
Reviewed-by: Sean Paul <sean@poorly.run>
Acked-by: Neil Armstrong <narmstrong@baylibre.com>
Signed-off-by: Neil Armstrong <narmstrong@baylibre.com>
Link: https://patchwork.freedesktop.org/patch/msgid/20191002124354.v2.1.I709dfec496f5f0b44a7b61dcd4937924da8d8382@changeid
这是一个 5 年前 (2019 年) 的内核提交. 大致意思是说, H618 芯片使用的 DesignWare HDMI 接口 IP 内置的 i2c 功能并不是通用的 i2c 硬件, 只支持读写单个字节, 或读取不超过 8 个的连续字节. 所以在硬件级别就不支持 DDC/CI 功能 (需要连续读写多个字节). 内核中的驱动只是在模拟一个 i2c 硬件, 但是无法使用 i2c 的全部功能.
好了, 这下实锤是硬件不支持了.
相关链接:
- https://github.com/torvalds/linux/commit/bee447e224b2645911c5d06e35dc90d8433fcef6
- https://patchwork.freedesktop.org/patch/319153/?series=63919&rev=2
3 旁路引出 HDMI 的 i2c
i2c 总线支持多主机多从机, 也就是多个设备可以同时连接在一条总线上, 其中任意设备都可以在任意时间充当主机, 发起数据传输. i2c 总线有仲裁功能, 即使两个主机同时发起通信, 数据也不会丢失, 总线仍然可以正常工作.
虽然香橙派的 HDMI i2c 不支持 DDC/CI, 但是香橙派还有别的板载 i2c 接口, 如图:
(来源: http://www.orangepi.cn/html/hardWare/computerAndMicrocontrollers/details/Orange-Pi-Zero-3.html)
那么, 如果把 HDMI 中的 i2c 旁路引出, 连接到板载的 i2c 接口, 是不是就能使用 DDC/CI 呢 ?
为了实现这个目标, 一种简单粗暴的方法是, 直接剥开 HDMI 线缆, 找到 i2c 的 SCL, SDA 这两条信号线, 接线 !
但是, 想做的更优雅一些: KiCad, 启动 !
这是原理图, 很简单: 两个 HDMI 接头, 20 根线直接对应连接 (直通), 另有一个排针, 旁路引出 13 ~ 19 号所有的低速信号线. (1 ~ 12 是 HDMI 的 4 组 TMDS 高速差分信号线)
嘉立创 PCB 打样.
焊接之后. 这块 PCB 成本 2.5 元, 元件成本总计 0.88 元, 所以 PCBA 成本 3.4 元 (每片).
4 测试成功
如图所示接线:
从香橙派出来 micro-HDMI 转 HDMI 短线, 进旁路电路板, 另一头 HDMI 线缆再接显示器. i2c 两根线 SCL, SDA 接香橙派板载排针.
小知识: 香橙派 zero3 的 micro-HDMI 转接头不要买这种, 会和旁边的插头挤在一起:
需要配置开启香橙派的 i2c-3 板载接口:
sudo orangepi-config
进入文本图形化配置界面, 菜单选择 System -> Hardware, 把 ph-i2c3 选中 (显示 [*]). 保存重启.
orangepi@orangepizero3 ~> /sbin/i2cdetect -l
i2c-3 i2c mv64xxx_i2c adapter I2C adapter
i2c-4 i2c mv64xxx_i2c adapter I2C adapter
i2c-5 i2c DesignWare HDMI I2C adapter
orangepi@orangepizero3 ~> ddcutil detect
Error opening "/sys/devices/platform/soc/6000000.hdmi/edid", No such file or directory
Display 1
I2C bus: /dev/i2c-3
DRM connector: card0-HDMI-A-1
EDID synopsis:
Mfg id: GVE - UNK
Model:
Product code: 9491 (0x2513)
Serial number:
Binary serial number: 1 (0x00000001)
Manufacture year: 2022, Week: 29
VCP version: 2.2
Invalid display
I2C bus: /dev/i2c-5
DRM connector: card0-HDMI-A-1
EDID synopsis:
Mfg id: GVE - UNK
Model:
Product code: 9491 (0x2513)
Serial number:
Binary serial number: 1 (0x00000001)
Manufacture year: 2022, Week: 29
DDC communication failed
This appears to be a laptop display. Laptop displays do not support DDC/CI.
orangepi@orangepizero3 ~> ddcutil getvcp 10
Error opening "/sys/devices/platform/soc/6000000.hdmi/edid", No such file or directory
VCP code 0x10 (Brightness ): current value = 0, max value = 100
ddcutil 会显示两个显示器 (其实只有一个), Invalid display 是 HDMI i2c (不能用 DDC/CI), 另一个好的是旁路接的 i2c-3.
会报错, 但是不影响正常使用.
5 总结与展望
经过一番努力, 以不足 5 元的硬件成本, 实现了在香橙派上使用 DDC/CI 功能.
DesignWare HDMI (dw-hdmi) 不支持 DDC/CI, 这个必须差评 ! 这个控制器 (芯片 IP) 在很多处理器里面都用到了, 很明显, 这些处理器也都不支持 DDC/CI 功能.
但是没关系, 本文的解决方案, 适用于所有这些情况. 应该适用于很多国产的单板机 (SBC). 不支持 DDC/CI, 外接一个就好了, 成本也很低.
本文中的电路板, 由于引出了 HDMI 所有低速信号, 也可以用于别的 HDMI 功能, 比如 CEC. 很多 PC 的 HDMI 接口并不支持 CEC, 如果想使用也要外接硬件.
这个电路板也可以用于调试小米电视:
相关文章: 《小米电视 root 的准备工作》
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