MS2131该芯片集成 USB 3.0 设备控制器、音视频处理模块及 HDMI 收发功能，支持 4K@30Hz HDMI 输入 / 环出、两路 I2S 音频输入与混音处理，兼容多操作系统，主要应用于高清视频采集卡、安防监控、医疗影像等场景，采用 LQFP-100（14mm×14mm）封装，符合 RoHS 标准。

二、芯片基础信息

类别	关键内容	说明
厂商信息	合肥宏晶微电子科技股份有限公司
芯片定位	USB 3.0 高清音视频采集 + HDMI 环出 + 混音处理芯片	核心功能：将 HDMI 输入音视频信号通过 USB 3.0 传输至终端设备，同时支持 HDMI 环出，具备多通道音频混音能力
版本与修订	版本 B/0，2021-10 V1.0（作者 MJ Du）	初版技术规格书，明确芯片全功能参数与应用规范9

三、核心功能与性能参数

1. 音视频处理能力

（1）HDMI 收发功能

• HDMI RX（接收端）：兼容 HDMI 1.4b 与 DVI 1.0 规范，支持 HDCP 1.4 版权保护，可处理 RGB444、YCBCR422/444/420 色彩空间，支持 24/30/36 位 deep color 模式，符合 CEA-861-E/F 视频格式，最大输入分辨率 4K（3840×2160@30Hz）🔶2-15、2-16、2-17、2-18、2-20、2-21、2-22🔷。
• HDMI TX（发送端 / 环出）：同样兼容 HDMI 1.4b 与 DVI 1.0，支持 EDID/HPD 处理，最大输出分辨率 4K（3840×2160@30Hz），可实现 HDMI RX 到 HDMI TX 的直通模式输出，满足 “采集同时环出” 的场景需求🔶2-23、2-24、2-25、2-26、2-27🔷。

（2）音频处理功能

• 输入与输出：支持两路数字音频（I2S）输入，两路 I2S 数字音频输出与一路 SPDIF 数字音频输出；USB 音频默认 48KHz 立体声输出，符合 UAC1.0 协议，可通过软件配置调整音频参数🔶2-28、2-29、2-30、2-121🔷。
• 混音能力：支持两路 I2S 输入音频与 HDMI 接收端音频的混音处理，可通过软件配置实现多通道音频组合，适配不同场景的声音输出需求。

（3）USB 音视频传输

• USB 协议与模式：内建 USB 3.0 Device 控制器，兼容 USB 2.0 Device 模式；USB 视频符合 UVC1.0 协议，支持 YUV422 和 MJPEG 两种输出格式🔶2-32、2-33、2-34、2-35、2-37🔷。
• 分辨率支持：USB 3.0 模式下，YUV422 与 MJPEG 格式默认最大输出分辨率均为 1920×1080@60Hz，支持 1600×1200、1280×720 等多种分辨率及不同帧率（50Hz/30Hz 等）；USB 2.0 模式下分辨率与帧率有所限制（如 YUV422 格式 1920×1080@10Hz），且可通过软件自定义输出分辨率（最大支持 4K@15Hz）🔶2-39、2-109、2-110、2-112、2-119🔷。

2. 系统与硬件特性

（1）时钟与复位

• 需外接 24MHz 无源晶振，内建 PLL 电路以稳定时钟信号；配备内建上电复位电路，确保芯片上电后正常初始化。
• 提供 I2S_MCLKOUT 引脚，可输出 12.288MHz 时钟，为外部音频设备提供参考时钟5。

（2）GPIO 与控制

• 包含 8 个可编程 GPIO 引脚（GPIO0~GPIO7），部分引脚支持复用功能（如 GPIO2 复用 SPI CS、UART TX，GPIO4 复用 SPI MOSI、I2C SCL），可通过软件自定义功能；MCU_SEL 引脚为调试引脚，默认浮空。

（3）封装与合规性

• 采用 LQFP-100 塑封封装，尺寸为 14mm×14mm，符合 RoHS 标准，满足无铅环保要求。
• 热阻参数：Junction-to-ambient 热阻（JEDEC 4 层板）30°C/W，Junction-to-board 热阻 8°C/W，Junction-to-case 热阻 12°C/W，确保芯片工作时热量有效散发6。

3. 电气特性

（1）极限参数

参数	符号	数值	单位	备注
3.3V 供电极限电压（AVDD33/DVDD33 等）	VDD33	3.63	V	超出范围可能导致芯片永久性损坏7
2.5V 供电极限电压（AVDD25）	VDD25	2.75	V	-
1.1V 供电极限电压（AVDD11/DVDD11）	VDD11	1.21	V	-
环境工作温度	TA	0~+70	°C	正常工作温度区间
存储温度	Tsto	-65~+150	°C	芯片存储环境要求
极限结温	Tjmax	125	°C	-

（2）直流参数（TA=25℃，GND=0V）

参数	最小值	典型值	最大值	单位
3.3V 供电电压（VDD33）	3.135	3.3	3.465	V
2.5V 供电电压（VDD25）	2.375	2.5	2.625	V
1.1V 供电电压（VDD11）	1.045	1.1	1.155	V
输出低电压	-	-	0.8	V
输出高电压	2.0	-	3.6	V

（3）功耗与电流

• 不同工作状态功耗（单位：瓦）：
  • UVC ON（USB 输入 1080P@60Hz，HDMI 环出 4K@30Hz）：VDD33=0.48，VDD25=0.12，VDD11=0.22
  • UVC OFF（HDMI 不接）：VDD33=0.066，VDD25=0.012，VDD11=0.053
  • USB 休眠：VDD33=0.033，VDD25=0.004，VDD11=0.012
• 不同分辨率电流（典型值，单位：毫安）：
  • 4K@30Hz：AVDD33=110，DVDD33=35，AVDD25=50，AVDD11=115，DVDD11=85
  • 1080P@60Hz：AVDD33=98，DVDD33=35，AVDD25=46，AVDD11=87，DVDD11=75
  • 720P@60Hz：AVDD33=85，DVDD33=26，AVDD25=45，AVDD11=75，DVDD11=668

四、应用场景与典型电路

1. 核心应用场景

• 高清视频采集卡：用于电脑外接采集设备，实现 HDMI 信号的 USB 采集与显示1。
• 安防监控：采集监控摄像头的 HDMI 视频信号，通过 USB 传输至存储或监控终端2。
• 医疗影像：处理医疗设备（如超声、内镜）输出的高清影像，确保信号稳定传输与显示3。
• 网络直播：将 HDMI 视频源（如相机、游戏机）采集后通过 USB 传输至电脑，用于直播推流4。

2. 典型应用电路

• 电路需包含 MS2131 芯片、SPI Flash（用于存储配置信息）、24MHz 无源晶振、HDMI RX（接收视频源）、HDMI TX（环出）、USB 3.0 接口（连接终端设备），以及两路 I2S 音频输入接口。
• 关键外围元件要求：HDMIRX_REXT 引脚需接 1.6k 电阻到地，USB_REXT 引脚需接 200 欧电阻到地；电源引脚附近需放置 100nF 去耦电容，确保供电稳定。

五、封装、包装与生产信息

1. 封装细节

• LQFP-100 封装尺寸（单位：mm）：采用 14mm×14mm 的正方形塑封，引脚间距与数量符合行业 LQFP-100 标准，具体尺寸可参考文档中的封装框图（图五）。

2. 芯片标识

• 芯片表面标识包含三部分：公司注册商标（MCD）、产品型号（MS2131）、生产信息编码（XXXXXXXXXXYY），可通过标识追溯生产批次与相关信息。

3. 包装规范

• Tray 盘包装：每 Tray 盘可容纳 90 片芯片，材质与尺寸符合行业标准，具体尺寸参考 Tray 盘尺寸图（图八）。
• 箱装规格：内箱尺寸 370 (L)×155 (W)×85 (H) mm，每内箱装 900 片；外箱尺寸 390 (L)×330 (W)×280 (H) mm，每外箱装 5400 片，内外箱数量比为 6:1。
• 回流焊温度：无铅装配需遵循特定温度曲线，预热时间 60~120 秒（150~200°C），液态温度 217°C，峰值温度 260°C（+5/-0°C），217°C 以上维持时间 60~150 秒，确保焊接质量。
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