HDMI源端物理层一致性测试技术

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1、HDMI源端(source)物理层一致性测试技术高级应用工程师曾志泰克科技（中国）有限公司摘要：HDMI，即高清晰多媒体接口(High-DefinitionMultimediaInterface)正越来越广泛的应用于计算机和消费电子产品上作为其音视频接口。HDMI设备包括三类，即源端（Source）如计算机、DVD、机顶盒等；接收端（Sink）如显示器、高清电视、投影机等；另外一类就是Cable或者Repeater。本文主要介绍源端（Source）物理层一致性测试的原理，流程以及相关的测试技术。关键词：HDMI，TMDS(transitionminimizeddifferentialsign

2、aling)，CTS(ComplianceTestSpecification)，一致性测试，Source（源端），DPO，存储深度，串行触发，Tbit，眼图，抖动.1.引言HDMI是由SiliconImage联合日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊和东芝组成的HDMI联盟共同开发而成。作为DTV革命的催化剂，HDMI开始被广泛的应用，参与HDMI上下游产业链的厂商也越来越多，但同时也带来另外的挑战，就是兼容性问题。幸好HDMI组织在成立之初就有先见之明，在电气以及协议标准制定之后也制定了相应的一致性测试标准（CTS），并先后在全球成立了5个ATC（授权测试中心），目前所有ATC采用同样的测试设备

3、和测试方法对三类设备进行一致性测试，只有通过ATC测试合格后才给予HDMI的授权，准许其产品打上HDMI徽标进行销售。对于HDMI芯片以及设备生产商来说，了解CTS的测试原理以及方法流程对于其产品的设计，调试，工程化以尽快进入市场也会有相当大的帮助。2.HDMI原理架构以及信号特性Figure1HDMI逻辑链路图HDMI使用最小跳变差分信号(TMDS)技术，差分信号共模偏置电压为+3.3V，端口阻抗为50欧姆，额定幅度跳变为500mV(+2.8V到+3.3V)，电压摆幅可以在150mV-800mV之间变化。信号的上1升时间约为100ps左右。单个链路上的数据速率可以在25Mpps-165Mp

4、ps之间(Mpps=每秒兆像素)。由于每个像素用10个数据位表示，因此数据传输速率最大为1.65Gbps,一个bit的周期时间(通常称为Tbit)最低为606ps。图2是典型的HDMI时钟和数据信号。由于显示分辨率是可以根据需要进行调节的，在不同的分辨率下数据的传输率会相应的进行改变，同时Tbit也会相应改变，所以为了方便，在测试标准中大多数时间相关的参数指标是以Tbit为单位来定义的。而逻辑摆幅也是可以根据不同的设计允许变化的，所以幅度轴上的参数标准都是以Vswing为单位来定义。TMDS传输链路由三条数据通道和一条时钟通道组成。三个数据通道分别传输RGB信号。Figure2HDMI典型的

5、时钟和数据信号3.HDMI物理层的一致性测试的规范以及测试方法按照目前已经正式发布的CTS1.2a的规范，对于源端，需要进行一致性测试的与电特性相关的项目有三类，时钟－数据，数据－数据，单端信号。泰克公司提供专门的针对物理层测试的一致性测试软件HT3对上述项目进行测试。下面分别对每个测试项目进行详细讨论。电接口信号测试CTS测试编号测试点数据眼图（DataEyeDiagram）7-10时钟抖动(ClockJitter)7-9时钟--数据时钟占空比(ClockDutyCycle)7-8源端过冲/下冲(Overshoot/Undershoot)7-5TP1上升/下降时间(Rise/FallTim

6、e)7-4对间偏移(Inter-pairSkew)7-6数据--数据对间偏移(Inter-pairSkew)7-6单端对内偏移(Intra-pairSkew)7-7低电平输出电压(LowLevelOutput)7-23.1时钟－数据测试A.数据眼图测试这一测试的目的是保证差分数据拥有充分的“眼图张开程度”，确保信号在传输后能够在接收端设备上实现高效数据恢复。数据信号以时钟恢复算法得出的时钟为标准，在1.0Tbit的宽度的窗2口中绘制眼图。通过比较模板，可以确定通过或未通过测试；通过分析数据抖动，可以提供与信号完整性有关的有用信息。HDMI标准清楚地定义了时钟恢复方法，使用PLL算法恢复时钟，

7、如图3所示。Figure3时钟恢复算法为保证充分体现信号特性以及测试结果的客观性，CTS规范规定了示波器采集数据信号的最小存储深度。这保证了至少累积400,000个UI(或Tbit)来构建眼图。在16M的存储深度下，对分辨率较低的信号至少可以捕获400,000个UI，对分辨率较高的设备至少可以捕获超过2.6M个UI。当然为了实现较好的信号保真度，示波器必须在该纪录长度下同时使用10GS/s以上的采样率。当使用