面向智能家居的无云端 4K HDMI2.0 多路信号切换硬件方案

基于 ESP32‑C3 的开源物联网 HDMI 切换器,实现 2 路 HDMI 输入、1 路输出,支持 4K@60Hz。原生兼容 ESPHome 与 Home Assistant,本地局域网控制,不依赖云端。全套硬件与固件开源,可实现智能家居场景下 HDMI 信号源自动切换。

面向智能家居的无云端 4K HDMI2.0 多路信号切换硬件方案封面
oshw_hqzl2026-08-28 16:57:48Unlicense
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设计文件

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详细介绍

一、项目概述

IoT‑HDMI‑Mux 是一套完全开源的物联网 HDMI 信号切换硬件项目,实现2 路 HDMI 输入、1 路 HDMI 输出,支持 HDMI2.0 协议、4K@60Hz 视频规格。设备基于 ESP32‑C3 主控与 TS3DV642 高速信号切换芯片开发,运行 ESPHome 固件,原生接入 Home Assistant 智能家居系统,所有控制逻辑在本地局域网完成,无云端依赖、无服务订阅,可通过 Web 页面、智能家居自动化实现 HDMI 信号源切换。项目开放原理图、PCB、BOM 物料清单、固件源码等全部资料,既可以购买预组装成品,也可自行打板 DIY 制作。

二、硬件设计

  1. 主控单元:ESP32‑C3,集成 Wi‑Fi 与 BLE,负责网络通信、指令解析,运行 ESPHome 固件,无需复杂的底层固件开发。

  2. HDMI 切换核心:德州仪器 TS3DV642 FET 高速差分切换芯片,专门用于 HDMI 高速信号路由,支持 HDMI2.0,向下兼容旧版本 HDMI 标准,完整透传视频、音频、EDID 信号,不做视频编解码处理。

  3. 信号接口:2 路 HDMI‑A 输入接口,1 路 HDMI‑A 输出接口。

  4. 供电板载供电电路,可通过 USB 接口供电。

  5. 硬件资料:全部 PCB 工程、原理图、BOM 物料清单、引脚定义文件开源,支持 PCB 打板生产;同时提供外壳 3D 打印模型,可打印外壳组装成完整成品设备。

三、软件与控制能力

  1. ESPHome 原生支持:设备直接刷写 ESPHome 固件,接入 Home Assistant 后自动识别为信号选择实体,无需自定义代码,在 HA 界面即可直接切换 HDMI 输入源。

  2. 内置 Web 控制页面:设备本地自带网页控制面板,同一局域网内浏览器访问设备 IP,直接手动切换信号源。

  3. 本地运行架构:所有控制逻辑运行在设备本地,不访问外部云端服务器,断外网也可以正常使用,保护局域网设备隐私。

  4. 自动化联动:支持 Home Assistant 自动化,可和其他智能家居设备联动。例如开启游戏主机时,自动切换到对应 HDMI 输入源;关闭电视时执行信号源复位。

  5. 通信协议:支持 MQTT 协议,也可对接其他支持 MQTT 的智能家居平台。

四、核心技术规格

  • 视频规格:HDMI2.0,4K@60Hz

  • 接口:2×HDMI 输入,1×HDMI 输出

  • 无线:ESP32‑C3 Wi‑Fi 局域网

  • 控制方式:Home Assistant 面板、本地 Web 网页、MQTT 自动化

  • 运行模式:纯本地局域网,无云、无订阅

  • 开源范围:原理图、PCB、BOM、固件源码、3D 外壳模型全部公开

五、应用场景

  1. 家庭影音智能家居:电视多路信号源自动切换,机顶盒、游戏主机、电脑信号自动切换,不用手动插拔 HDMI 线。

  2. 影音自动化方案:结合智能家居场景,实现设备联动触发 HDMI 源切换,例如打开投影仪自动切换播放器信号。

  3. DIY 硬件爱好者项目:全套开源硬件,适合硬件学习、二次修改开发,可拓展多路切换等自定义功能。

六、获取方式

  1. 成品采购:Tindie 平台可购买预焊接调试完成的成品硬件。

  2. DIY 自制:利用开源 PCB 工程,交由 PCB 厂商打板,按照 BOM 清单采购元器件自行焊接,刷入 ESPHome 固件完成制作。

  3. 项目仓库:完整代码与硬件资料托管于 GitHub。

七、项目局限说明

本设备仅做高速差分信号路由,不具备信号解码、信号放大、EDID 仿真增强功能;HDMI 信号质量受线材、线材长度影响,使用 4K60Hz 场景建议使用合规 HDMI2.0 线材。

八、License

unlicense-未注明协议,请勿商业使用

九、项目地址

https://github.com/guimpt/iot_hdmi_mux