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HDMI接收端和發(fā)射端符合性測試及特性描述 ( 2010/4/29 13:48 )高清晰多媒體接口(HDMI)是一個行業(yè)性的、非壓縮的全數(shù)字化音視頻接口。HDMI提供了任何兼容的數(shù)字化音視頻源設(shè)備之間的連接，例如機頂盒，DVD機，A/V接收機，以及兼容的數(shù)字音頻和/視頻監(jiān)視器，如數(shù)字電視。HDMI如今已是成為全球數(shù)字連接的支配性標準。目前有400多家消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)商支持該標準。HDMI可以在一根電纜上傳送標準的、增強的或高清視頻，以及多通道數(shù)字音頻。它獨立于以前的各種DTV標準，如ATSC,DVB(-T,-S,-C)。它包括發(fā)送到解碼器的MPEG數(shù)據(jù)流包，并按照無壓縮的、可以是高清的視頻數(shù)據(jù)格式發(fā)送到輸出端。利用T_MDS(最小跳變傳輸信令)對視頻數(shù)據(jù)解碼，以便在HDMI上進行數(shù)字傳輸。為了進行符合性測試和特性描述，需要一臺如圖1所示的T_MDS信號產(chǎn)生器。HDMI 1.2支持多達8個通道的一比特音頻。在超高音質(zhì)的CD中采用這種格式。標準的A型HDMI連接器有19個引腳。而高分辨率的B型則有29個引腳，支持1080p以上的高分辨率，不過目前還沒有普及。A型HDMI后向兼容現(xiàn)代計算機監(jiān)視器和圖形卡中所用的單鏈路數(shù)字視頻接口(DVI)。這就意味著DVI源能夠驅(qū)動一臺HDMI監(jiān)視器，反之利用一個匹配的適配器或電纜也是如此，不過DVI不支持HDMI的音頻和遠程控制功能。HDMI1.3支持深彩色，高速率和強大的PC匯聚功能。2006年初，HDMI批準了LCC，這代表著HDMI的7家奠基公司宣布開發(fā)新版本的HDMI，即HDMI1.3。新版本包括支持深彩色，高速率，并易于集成進PC中。利用一根電纜來提供清晰的，全數(shù)字化的音視頻，HDMI將簡化電纜連接，為消費者提供最佳的家庭影院體驗。電纜和接收端電性能測試優(yōu)于HDMI1.3版本的傳輸速率已經(jīng)達到了吉比特級，像抖動這類的物理層參數(shù)將變得越加重要。不僅必須測量數(shù)據(jù)發(fā)送器輸出端的抖動預(yù)算，還必須測量接收器輸入端的抖動容限。抖動容限使得接收端對輸入信號的抖動具有調(diào)節(jié)作用，并檢查是否符合標準或者其性能是否具有一定的余量。HDMI符合性測試規(guī)范要求利用一臺T_MDS信號源進行電纜和接收端的電性能測試。圖1：基于ParBERT 81250的T_MDS信號源。Agilent T_MDS信號源Agilent T_MDS信號源具有三個通道，即D0,D1和D2，分別覆蓋綠、紅、藍三基色。另外，還提供第四個通道，即D-通道，用作為對內(nèi)時滯通道，提供HDMI標準中規(guī)定的普通和互補數(shù)據(jù)之間的附加時滯測試。還提供一個時鐘信號。用于符合性測試和特性描述的T_MDS信號源的主要特性包括：* YMDS信號電平調(diào)節(jié)* 具有最佳的信號性能，速率高達7Gb/s，抖動低* 具有真正獨立的時鐘和數(shù)據(jù)抖動插入的抖動調(diào)制功能* 具有用于HDMI視頻幀的數(shù)據(jù)序列產(chǎn)生軟件完美的抖動容限曲線：目前僅有安捷倫的T_MDS信號源允許測量完美的HDMI抖動容限曲線。高抖動容限測試檢測接收端對抖動調(diào)制產(chǎn)生的應(yīng)力的靈敏度。抖動調(diào)制支持最大值的1.5UI，頻率高達30MHz。獨立的時鐘和數(shù)據(jù)抖動調(diào)制：目前，領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商已經(jīng)證實，完全的和深入的HDMI特性描述和裕度測試，需要能夠以同步和異步的方式對時鐘和數(shù)據(jù)進行抖動調(diào)制的測試模式。安捷倫T_MDS信號源真正提供兩個獨立的時鐘組。利用集成的HDMI幀產(chǎn)生器軟件或補充的N5990A測試自動軟件可以自由地調(diào)節(jié)非同步時鐘和數(shù)據(jù)抖動調(diào)制的關(guān)系。視頻分幀數(shù)據(jù)：分幀的視頻數(shù)據(jù)是利用功能強大的基于ParBERT的T_MDS信號源中的序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的。非常適用于手動操作，例如對于研發(fā)階段的應(yīng)用，可以用HDMI幀產(chǎn)生器軟件E4887A-207提供該功能。在圖2的例子中，產(chǎn)生的是一個740480p的視頻幀，可以無限重復(fù)。該軟件將視頻數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)塊，為的是有效地利用ParBERT存儲器并生成合適的比特流。圖2：HDMI幀產(chǎn)生器軟件。自動測試：利用N5990A自動測試軟件平臺可以實現(xiàn)HDMI符合性以及更深入的特性的自動測量。該軟件在T_MDS產(chǎn)生器的PC控制器上運行。該軟件能夠完全配置和控制所需的儀器，例如，用于接收端測試的T_MDS信號源，或者用于發(fā)送端測試的示波器，可以選擇視頻的格式和色深(見圖3)。另外還提供了系統(tǒng)校準。系統(tǒng)校準對于HDMI接收端測試來說非常重要，因為要確保校準后得抖動量能夠適用于被測部件(DUT)的應(yīng)力。HDMI接收端和發(fā)射端符合性測試及特性描述 ( 2010/4/29 13:48 )圖3：HDMI測試配置界面。在每組測試中(校準，接收端，發(fā)送端)，用戶可以選擇測試樹型結(jié)構(gòu)(圖4的左側(cè)欄)中的任何一項測試。對于絕大多數(shù)測試，在專家模式中還可以選擇參數(shù)，選擇在特性樹型結(jié)構(gòu)的右欄中進行。在符合性測試模式中，所有測試均按照HDMI符合性測試規(guī)范(CTS)中的規(guī)定進行。圖4：N5990A主顯示屏界面。校準：可以按圖5所示的格式來描述校準結(jié)果。對于最終的測試，可以利用內(nèi)置最新的軟件工具和微軟網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的N5990A。所用的C語言避免了通常的圖形開發(fā)環(huán)境中所必須的開銷。因而實現(xiàn)了市場上最短的校準時間。在執(zhí)行相同測試任務(wù)的條件下，該頗具競爭性的校準時間通常能夠減少一半。圖5：時鐘抖動校準結(jié)果。接收端測試該N5990A自動測試平臺還可以通過測試來指導(dǎo)用戶。例如，如圖6中就給出了T_MDS最小/最大差分擺幅接收端測試的儀器配置方法(CTS test ID 8-5)。在該特殊的配置中，一臺滿T_MDS的包括時鐘和數(shù)據(jù)抖動源以及電源的信號源，通過一個TPA-P被連接到DUT。而且只有當(dāng)用戶確認設(shè)置后測試方可開始。圖6：接收端測試的設(shè)備連接圖7給出了苛刻的抖動容限(test ID 8-7)測試的結(jié)果。E4887A T_MDS信號源的獨特的獨立時鐘和數(shù)據(jù)抖動插入功能提供了最完善的測試覆蓋。如圖7所示，N5990A采用MS Excel表的格式來顯示數(shù)據(jù)圖形和圖表。所有測試結(jié)果都被復(fù)制到同一工作表(見圖8)中，故在一個地方就可以得到所有數(shù)據(jù)，分析，存儲和后處理都很方便。因此，該方案大大地提高了生產(chǎn)率。圖7：抖動容限結(jié)果。HDMI接收端和發(fā)射端符合性測試及特性描述 ( 2010/4/29 13:48 )圖8：測試結(jié)果工作表。發(fā)送端測試N5990A自動測試平臺能夠與用于HDMI發(fā)送端測試的、運行在安捷倫DSO80000系列中一臺示波器上的N5399A接口。N5990A負責(zé)發(fā)送端測試的配置和啟動。測試完成后，數(shù)據(jù)圖表從示波器中上載到作為整個測試控制器的T_MDS產(chǎn)生器的PC控制器上的自動平臺中。圖9顯示的是T_MDS發(fā)送端上升時間測試(test ID 7-4)結(jié)果。該T_MDS數(shù)據(jù)眼圖(test ID 7-10)結(jié)果在圖10中給出。發(fā)送端測試數(shù)據(jù)也放到Excel表中，以用于后續(xù)處理。圖9：發(fā)送端上升時間測試圖10：數(shù)據(jù)眼圖結(jié)論之前，HDMI符合性測試和特性描述通常都是比較大的挑戰(zhàn)，這是由于在已有的測試方案中存在信號質(zhì)量，系統(tǒng)性能以及應(yīng)用的方便性等方面的限制。利用包括硬件，軟件及附件的適當(dāng)測試方案，HDMI測試如今可以可靠且方便地實現(xiàn)。在本文中，所用的例子就是接收端和發(fā)送端的高速電性能測試。對于這些測試所建議的解決方案中包括一臺T_MDS信號源，一臺高帶寬的實時示波器及自動測試軟件。利用該方案，測試被大大簡化，原因在于大大減少了校準和測試時間，在HDMI測試設(shè)備上全部采用了中央控制，還有所有測試數(shù)據(jù)的中央存儲。其中，安捷?司的合作伙伴BitifEye公司提供了自動測試軟件平臺。如何實現(xiàn)HDMI/DVI開關(guān)所需的信號切換和電平匹配 ( 2010/4/27 13:49 )近幾年來，視頻傳輸經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的根本轉(zhuǎn)變，VGA和分量視頻等模擬視頻鏈路正在被HDMI和DVI取代。這兩種數(shù)字視頻傳輸標準的要求幾乎完全相同，它們必須同時處理一組高頻和低頻信號。這兩種標準均采用最小跳變差分信號(T_MDS)傳輸數(shù)據(jù)的高頻(視頻)部分。T_MDS信號采用四個差分對傳輸R、G、B和時鐘，占用19針連接器的8個引腳。HDMI和DVI設(shè)計為“即插即用”，即監(jiān)視器(接收端)和視頻源連接在一起，并一同尋找以最佳性能協(xié)同工作的方法。許多新型T_MDS HDTV芯片具有兩套完整的高頻(T_MDS)輸入，但無法處理低頻信號。HDMI/DVI基本原理為實現(xiàn)HDMI和DVI系統(tǒng)中的“即插即用”功能，源端(通常是一臺電腦、DVD播放器或游戲機)和接收端(通常是監(jiān)視器或接收機)必須連接起來。HDMI和DVI借用視頻電子標準協(xié)會(VESA)的開放標準，采用數(shù)字顯示通道(DDC)、一個被稱為熱插拔檢測(HPD)的新信號，以及一路可以由源端向接收鍛提供50mA電流的標準5V信號。在標準的VESA方法中，源端尋址EDID(擴展顯示標識數(shù)據(jù))EPROM。該EPROM器件包含接收設(shè)備的品牌、型號以及所支持的分辨率模式。源端和接收端必須至少有一種相同的顯示模式，以便二者協(xié)同工作。圖1為通過HDMI/DVI連接器連接源端與接收端的EDID EPROM電路原理圖。圖1：通過HDMI/DVI連接器連接源端與接收端的EDID EPROM電路原理圖。在圖1中，給出了作為四個差分對連接的T_MDS信號、+5V、HPD以及DDC信號。DDC信號連接至EDID，EDID電源由接收端內(nèi)部提供。該圖說明了源端和接收端的通用連接模式。源端和接收端通過I2C兼容的DDC線路進行通信。1980年推出的I2C規(guī)范是+5V規(guī)范。典型的EDID EPROM如24LC22包含2kb的EPROM用于存儲所需信息，可工作于2.5V至5.5V。工作于+3.3V電源時，典型的低成本EDID EPROM不具備+5V耐壓。因此，EDID EPROM器件必須工作于+5V電源，或者外部帶有+5V保護。為了在兩路HDMI/DVI源之間切換，設(shè)計工程師必須處理兩路不同的信號：T_MDS高頻信號和前面提到的低頻信號。一些新型HDMI處理器具有兩組可處理高頻T_MDS信號的輸入端，但是無法處理電壓相對較高的低頻信號。Maxim公司的MAX4929E可在處理上述低頻信號時提供最大的靈活性和選擇性。在低頻視頻信號源之間的切換利用MAX4929E進行設(shè)計，所有與外部連接器連接的信號都具有15kV HBM(人體模型)保護措施。這種高級別的ESD保護通?？梢允∪ジ饕_的額外保護措施。MAX4929E允許接入兩組DDC信號，并選擇其中一路輸入。這種源切換可實現(xiàn)多種功能，比如：為信號提供ESD保護；同一時刻只選通一個源端并提供邏輯電平箝位，以避免EDID EPROM端的電壓不會出現(xiàn)高于其電源電壓。MAX4929E僅消耗極少的電流，源端設(shè)備提供的+5V即可滿足其需求。MAX4929E沒有特殊的上電順序要求，因此設(shè)計工程師不必擔(dān)心某個源設(shè)備開啟而其它源設(shè)備關(guān)斷時會出現(xiàn)問題。由于一些原因，源設(shè)備之間的切換功能非常必要，該功能不僅可以控制連接哪個接收端，還可以防止第二條電纜加載I2C總線。后一個優(yōu)點解決了兩路源設(shè)備同時連接至一個負載時，可能出現(xiàn)的主機沖突和額外的容性負載(每條電纜的分布電容為200pf/m)問題。如果將第二條2m長的電纜連接到主電纜上，將會超過最大分布電容限制為700pf的規(guī)范要求。通過使用開關(guān)，I2C驅(qū)動器在同一時刻只驅(qū)動一個負載，這樣，即使連接兩條3m長的電纜也不違反規(guī)范要求。在大多數(shù)系統(tǒng)中，MCU控制各種操作。MCU必須確定輸入是否有效，然后在EDID握手之后，返回一個與TTL電平兼容的HPD信號。MAX4929E的這個功能可解決HPD輸出端的ESD保護問題，允許MCU確定所選的HDMI輸入是否已連接，并提供從低電壓MCU至5V TTL兼容信號的邏輯電平轉(zhuǎn)換功能。如果HPR信號為邏輯高電平(標稱值+5V)，則該邏輯高電平會出現(xiàn)在連接至MCU的引腳上，并保證該引腳的邏輯電平與MCU電平兼容，因為MAX4929E的基準引腳連接至MCU的電源。如果在選中的輸入端口上具有+5V信號，則MCU就收到與TTL電平兼容的信號，然后MCU發(fā)出HPD信號。MAX4929E將HPD信號“導(dǎo)引”到正確的HDMI器件上，并且在所連接的器件上產(chǎn)生與TTL電平完全兼容的信號。MAX4929E接收低電壓MCU的邏輯1或邏輯0，并且為HPD產(chǎn)生同相的邏輯0或1(TTL兼容電平)。使用其輸入，可確保該信號是邏輯電平兼容的，因為其基準連接至MCU的同一電源。圖2：MAX4929E的典型電路連接圖。除了與包含兩路高頻輸入的T_MDS器件協(xié)同工作外，MAX4929E還可與MAX4886 HDMI/DVI視頻開關(guān)組成芯片組，以便支持兩組T_MDS信號輸入，并將它們集成到單個設(shè)備中。MAX4886/MAX4929E芯片組可為單路輸入設(shè)備提供第二組輸入。本文小結(jié)MAX4929E控制2:1 HDMI/DVI開關(guān)中所有低頻信號的切