HDMI接收端与发射端符合性测试及特性描述

HDMI接收端和发射端符合性测试及特性描述
( 2020/4/29 13:48 )
高清楚接口(HDMI)是一个行业性的、非紧缩的全数字化音视频接口。

HDMI提供了任何兼容的数字化音视频源设备之间的连接，例如，DVD机，A/V接收机，和兼容的数字音频和/视频监视器，如。

HDMI现在已是成为全世界数字连接的支配性标准。

目前有400多家消费电子产品生产商支持该标准。

HDMI能够在一根上传送标准的、增强的或高清视频，和多通道数字音频。

它独立于以前的各类标准，如ATSC,DVB(-T,-S,-C)。

它包括发送到解码器的数据流包，并依照无紧缩的、能够是高清的视频数据格式发送到输出端。

利用T_MDS(最小跳变传输)对视频数据解码，以便在HDMI上进行数字传输。

为了进行符合性和特性描述，需要一台如图1所示的T_MDS信号产生器。

HDMI 支持多达8个通道的一比特音频。

在超高音质的CD中采纳这种格式。

标准的A型HDMI连接器有19个引脚。

而高分辨率的B型那么有29个引脚，支持1080p以上的高分辨率，只是目前尚未普及。

A型HDMI后向兼容现代监视器和图形卡中所用的单链路数字视频接口(DVI)。

这就意味着DVI源能够驱动一台HDMI监视器，反之利用一个匹配的适配器或电缆也是如此，只是DVI不支持HDMI的音频和远程操纵功能。

支持深彩色，高速度和壮大的PC汇聚功能。

2006年初，HDMI批准了LCC，这代表着HDMI的7家奠基公司宣布开发新版本的HDMI，即。

新版本包括支持深彩色，高速度，并易于集成进PC中。

利用一根电缆来提供清楚的，全数字化的音视频，HDMI将简化电缆连接，为消费者提供最正确的家庭影院体验。

电缆和接收端电性能测试
优于版本的传输速度已经达到了吉比特级，像抖动这种的物理层参数将变得越加重要。

不仅必需测量数据发送器输出端的抖动预算，还必需测量接收器输入端的抖动容限。

抖动容限使得接收端对输入信号的抖动具有调剂作用，并检查是不是符合标准或其性能是不是具有必然的余量。

HDMI符合性测试标准要求利用一台T_MDS信号源进行电缆和接收端的电性能测试。

图1：基于ParBERT 81250的T_MDS信号源。

Agilent T_MDS信号源
Agilent T_MDS信号源具有三个通道，即D0,D1和D2，别离覆盖绿、红、蓝三基色。

另外，还提供第四个通道，即D-通道，用作为对内时滞通道，提供HDMI标准中规定的一般和互补数据之间的附加时滞测试。

还提供一个时钟信号。

用于符合性测试和特性描述的T_MDS信号源的要紧特性包括：
* YMDS信号电平调剂
* 具有最正确的信号性能，速度高达7Gb/s，抖动低
* 具有真正独立的时钟和数据抖动插入的抖动调制功能
* 具有效于HDMI视频帧的数据序列产生软件
完美的抖动容限曲线：目前仅有安捷伦的T_MDS信号源许诺测量完美的HDMI抖动容限曲线。

高抖动容限测试检测接收端对抖动调制产生的应力的灵敏度。

抖动调制支持最大值的，频率高达30MHz。

独立的时钟和数据抖动调制：目前，领先的厂商已经证明，完全的和深切的HDMI特性描述和裕度测试，需要能够以同步和异步的方式对时钟和数据进行抖动调制的测试模式。

安捷伦T_MDS信号源真正提供两个独立的时钟组。

利用集成的HDMI帧产生器软件或补充的N5990A测试自动软件能够自由地调剂非同步时钟和数据抖动调制的关系。

视频分帧数据：分帧的视频数据是利用功能壮大的基于ParBERT的T_MDS信号源中的序列产生器产生的。

超级适用于手动操作，例如关于研发时期的应用，能够用HDMI帧产生器软件E4887A-207提供该功能。

在图2的例子中，产生的是一个740×480p的视频帧，能够无穷重复。

该软件将视频数据组织成数据块，为的是有效地利用ParBERT存储器并生成适合的比特流。

图2：HDMI帧产生器软件。

自动测试：利用N5990A自动测试软件平台能够实现HDMI符合性和更深切的特性的自动测量。

该软件在T_MDS产生器的PC操纵器上运行。

该软件能够完全配置和操纵所需的仪器，例如，用于接收端测试的T_MDS信号源，或用于发送端测试的示波器，能够选择视频的格式和色深(见图3)。

另外还提供了系统校准。

系统校准关于HDMI接收端测试来讲超级重要，因为要确保校准后得抖动量能够适用于被测部件(DUT)的应力。

HDMI接收端和发射端符合性测试及特性描述
( 2020/4/29 13:48 )
图3：HDMI配置界面。

在每组测试中(校准，接收端，发送端)，用户能够选择测试树型结构(图4的左侧栏)中的任何一项测试。

关于绝大多数测试，在专家模式中还能够选择参数，选择在特性树型结构的右栏中进行。

在符合性测试模式中，所有测试均依照HDMI符合性测试标准(CTS)中的规定进行。

图4：N5990A主显示屏界面。

校准：能够按图5所示的格式来描述校准结果。

关于最终的测试，能够利用内置最新的软件工具和环境的N5990A。

所用的C语言幸免了通常的图形开发环境中所必需的开销。

因此实现了市场上最短的校准时刻。

在执行相同测试任务的条件下，该颇具竞争性的校准时刻通常能够减少一半。

图5：时钟抖动校准结果。

接收端测试
该N5990A自动测试平台还能够通过测试来指导用户。

例如，如图6中就给出了T_MDS 最小/最大差分摆幅接收端测试的仪器配置方式(CTS test ID 8-5)。

在该特殊的配置中，一台满T_MDS的包括时钟和数据抖动源和电源的信号源，通过一个TPA-P被连接到DUT。

而且只有当用户确认设置后测试方可开始。

图6：接收端测试的设备连接
图7给出了苛刻的抖动容限(test ID 8-7)测试的结果。

E4887A T_MDS信号源的独特的独立时钟和数据抖动插入功能提供了最完善的测试覆盖。

如图7所示，N5990A采纳MS Excel表的格式来显示数据图形和图表。

所有测试结果都被复制到同一工作表(见图8)中，故在一个地址就能够够取得所有数据，分析，存储和后处置都很方便。

因此，该方案大大地提高了生产率。

图7：抖动容限结果。

HDMI接收端和发射端符合性测试及特性描述
( 2020/4/29 13:48 )
图8：结果工作表。

发送端测试
N5990A自动测试平台能够与用于HDMI发送端测试的、运行在安捷伦DSO80000系列中一台示波器上的N5399A接口。

N5990A负责发送端测试的配置和启动。

测试完成后，数据图表从示波器中上载到作为整个测试操纵器的T_MDS产生器的PC操纵器上的自动平台中。

图9显示的是T_MDS发送端上升时刻测试(test ID 7-4)结果。

该T_MDS数据眼图(test ID 7-10)结果在图10中给出。

发送端测试数据也放到Excel表中，以用于后续处置。

图9：发送端上升时刻测试
图10：数据眼图
结论
之前，HDMI符合性测试和特性描述通常都是比较大的挑战，这是由于在已有的测试方案中存在信号质量，系统性能和应用的方便性等方面的限制。

利用包括硬件，软件及附件的适当测试方案，HDMI测试现在能够靠得住且方便地实现。

在本文中，所用的例子确实是接收端和发送端的高速电性能测试。

关于这些测试所建议的解决方案中包括一台T_MDS信号源，一台高带宽的实时示波器及自动测试软件。

利用该方案，测试被大大简化，缘故在于大大减少了校准和测试时刻，在HDMI测试设备上全数采纳了中央操纵，还有所有测试数据的中央存储。

其中，安捷司的合作伙伴——BitifEye公司提供了自动测试软件平台。

如何实现HDMI/DVI开关所需的信号切换和电平匹配
( 2020/4/27 13:49 )
近几年来，视频传输经历了从模拟到数字的全然转变，VGA和分量视频等模拟视频链路正在被HDMI和DVI取代。

这两种数字视频传输标准的要求几乎完全相同，它们必需同时处置一组高频和低频信号。

这两种标准均采纳最小跳变差分信号(T_MDS)传输数据的高频(视频)部份。

T_MDS信号采纳四个差分对传输R、G、B和时钟，占用19针连接器的8个引脚。

HDMI和DVI设计为“即插即用”，即监视器(接收端)和视频源连接在一路，并一同寻觅以最正确性能协同工作的方式。

许多新型T_MDS HDTV芯片具有两套完整的高频(T_MDS)输入，但无法处置低频信号。

HDMI/DVI大体原理
为实现HDMI和DVI系统中的“即插即用”功能，源端(一般是一台电脑、DVD播放器或游戏机)和接收端(一般是监视器或接收机)必需连接起来。

HDMI和DVI借用视频电子标
准协会(VESA)的开放标准，采纳数字显示通道(DDC)、一个被称为热插拔检测(HPD)的新信号，和一路能够由源端向接收锻提供50mA电流的标准5V信号。

在标准的VESA方式中，源端寻址EDID(扩展显示标识数据)EPROM。

该EPROM器件包括接收设备的品牌、型号和所支持的分辨率模式。

源端和接收端必需至少有一种相同的显示模式，以便二者协同工作。

图1为通过HDMI/DVI连接器连接源端与接收端的EDID EPROM电路原理图。

图1：通过HDMI/DVI连接器连接源端与接收端的EDID EPROM电路原理图。

在图1中，给出了作为四个差分对连接的T_MDS信号、+5V、HPD和DDC信号。

DDC 信号连接至EDID，EDID电源由接收端内部提供。

该图说明了源端和接收端的通用连接模式。

源端和接收端通过I2C兼容的DDC线路进行通信。

1980年推出的I2C标准是+5V标准。

典型的EDID EPROM如24LC22包括2kb的EPROM用于存储所需信息，可工作于至。

工作于+电源时，典型的低本钱EDID EPROM不具有+5V耐压。

因此，EDID EPROM 器件必需工作于+5V电源，或外部带有+5V爱惜。

为了在两路HDMI/DVI源之间切换，设计工程师必需处置两路不同的信号：T_MDS高频信号和前面提到的低频信号。

一些新型HDMI处置器具有两组可处置高频T_MDS信号的输入端，可是无法处置电压相对较高的低频信号。

Maxim公司的MAX4929E可在处置
上述低频信号时提供最大的灵活性和选择性。

在低频视频信号源之间的切换
利用MAX4929E进行设计，所有与外部连接器连接的信号都具有±15kV H BM(人体模型)爱惜方法。

这种高级别的ESD爱惜通常能够省去各引脚的额外爱惜方法。

MAX4929E 许诺接入两组DDC信号，并选择其中一路输入。

这种源切换可实现多种功能，比如：为信号提供ESD爱惜；同一时刻只选通一个源端并提供逻辑电平箝位，以幸免EDID EPROM端的电压可不能显现高于其电源电压。

MAX4929E仅消耗极少的电流，源端设备提供的+5V 即可知足其需求。

MAX4929E没有特殊的上电顺序要求，因此设计工程师没必要担忧某个源设备开启而其它源设备关断时会显现问题。

由于一些缘故，源设备之间的切换功能超级必要，该功能不仅能够操纵连接哪个接收端，还能够避免第二条加载I2C总线。

后一个优势解决了两路源设备同时连接至一个负载时，可能显现的主机冲突和额外的容性负载(每条电缆的散布电容为200pf/m)问题。

若是将第二条2m长的电缆连接到主电缆上，将会超过最大散布电容限制为700pf的标准要求。

通过利用开关，I2C驱动器在同一时刻只驱动一个负载，如此，即便连接两条3m 长的电缆也不违背标准要求。

在大多数系统中，MCU操纵各类操作。

MCU必需确信输入是不是有效，然后在EDID 握手以后，返回一个与TTL电平兼容的HPD信号。

MAX4929E的那个功能可解决HPD输出端的ESD爱惜问题，许诺MCU确信所选的HDMI输入是不是已连接，并提供从低电压MCU至5V TTL兼容信号的逻辑电平转换功能。

若是HPR信号为逻辑高电平(标称值+5V)，那么该逻辑高电平会出此刻连接至MCU的引脚上，并保证该引脚的逻辑电平与MCU电平兼容，因为MAX4929E的基准引脚连接至MCU的电源。

若是在选中的输入端口上具有+5V信号，那么MCU就收到与TTL电平兼容的信号，然后MCU发出HPD信号。

MAX4929E将HPD信号“导引”到正确的HDMI 器件上，而且在所连接的器件上产生与TTL电平完全兼容的信号。

MAX4929E接收低电压MCU的逻辑1或逻辑0，而且为HPD产生同相的逻辑0或1(TTL兼容电平)。

利用其输入，可确保该信号是逻辑电平兼容的，因为其基准连接至MCU的同一电源。

图2：MAX4929E的典型电路连接图。

除与包括两路高频输入的T_MDS器件协同工作外，MAX4929E还可与MAX4886 HDMI/DVI视频开关组成芯片组，以便支持两组T_MDS信号输入，并将它们集成到单个设备中。

MAX4886/MAX4929E芯片组可为单路输入设备提供第二组输入。

本文小结
MAX4929E操纵2:1 HDMI/DVI开关中所有低频信号的切换，并为所有外部引线提供高级别的ESD爱惜。

MAX4929E能够与EDID EPROM配合利用，支持+5V信号电平输入，
输出可箝位至+以匹配EDID。

另外，MAX4929E排除一条电缆的电容阻碍，因此DDC输出每次仅与一组DDC连接。

MAX4929E还具有第3个输入电压，此输入电压可连接至系统MCU的同一个电源上，这一特性可确保SEL、HPR和HPD信号兼容MCU的逻辑电平。

MAX4929E可处置实现2:1 HDMI或DVI开关所需的全数切换、逻辑电平匹配和ESD爱惜功能，还可增强MAX4886，以实现完整的单路输入设备切换功能。

（美信集成产品公司）。