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羅德與施瓦茨HDMI源端物理層一致性測試解決方案

羅德與施瓦茨中國 ? 來源:羅德與施瓦茨中國 ? 作者:羅德與施瓦茨中國 ? 2025-11-10 08:55 ? 次閱讀
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PART 1

HDMI接口簡述

HDMI(High-Definition Multimedia Interface, HDMI)是專用于數(shù)字音視頻傳輸?shù)母咚俳涌跇?biāo)準(zhǔn)。采用HDMI接口以后,所有的視頻、音頻甚至控制信號都可以通過一根HDMI線纜傳輸,大大簡化了連接。由于HDMI可以支持高清、3D等應(yīng)用,且芯片技術(shù)成熟穩(wěn)定,因此已經(jīng)是一個非常成功的數(shù)字顯示接口。

按照HDMI標(biāo)準(zhǔn)的定義,HDMI設(shè)備分為Source(源設(shè)備)、Sink(接收設(shè)備)以及Cabel(電纜)、Repeater(中繼設(shè)備)。Source源端設(shè)備產(chǎn)生HDMI信號輸出,如計算機(jī)、機(jī)頂盒、數(shù)碼相機(jī)、DVD、游戲機(jī)等;Sink設(shè)備接收HDMI信號并顯示,如顯示器、電視機(jī)、投影儀等。

PART 2

HDMI接口的信號分配

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在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中,音頻和視頻信號均采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)打包機(jī)制,通過TMDS通道進(jìn)行傳輸。音頻信號不占用額外的通道,而是采用和其他輔助信息一起組成數(shù)據(jù)包,利用TMDS通道在視頻信號傳輸?shù)南[期進(jìn)行傳送。

HDMI接口總線上,包含4對TMDS差分信號,分別是3對差分?jǐn)?shù)據(jù)和1對差分時鐘。

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除了TMDS信號以外,在HDMI總線上還有以下幾種信號:

Display Data Channel (DDC) 顯示數(shù)據(jù)通道:用于從 Source端 讀取 Sink端 的增強(qiáng)型擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)(E-EDID),交換用于高清數(shù)字內(nèi)容保護(hù) (HDCP) 的加密密鑰,例如Sink 所支持的視頻分辨率、音頻格式/頻道等信息。

Consumer Electronics Control (CEC) 消費(fèi)電子控制通道:它是單線雙向控制總線,其核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備聯(lián)動控制,例如:通過電視遙控器控制機(jī)頂盒、音響等設(shè)備;打開電視時自動喚醒播放設(shè)備;關(guān)閉電視時同步關(guān)閉外設(shè)。

Utility 通道:復(fù)用作為私有化輔助通信(固件升級、診斷)、HEAC(HDMI Ethernet Audio Return Channel ) 標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)和音頻回傳、eARC 增強(qiáng)型音頻回傳等功能。

Hot Plug Detection line (HPD):熱插拔通道,用于HDMI設(shè)備插入檢測。

此外HDMI接口還有一根+5V電壓線用于給顯示器的E-EDID存儲器供電,以及若干根GND屏蔽線。

PART 3

HDMI標(biāo)準(zhǔn)的迭代

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在HDMI.org(HDMI組織)和2011年新成立的HDMI Forum(HDMI論壇)的共同推動下,HDMI標(biāo)準(zhǔn)快速迭代,特別是HDMI 2.1標(biāo)準(zhǔn)中FRL傳輸模式的引入顯著提升了傳輸帶寬與數(shù)據(jù)速率。

在HDMI2.1之前的HDMI總線上,主要用來進(jìn)行音視頻信號傳送的是4對TMDS差分信號,包括3對數(shù)據(jù)和1對時鐘。當(dāng)TMDS數(shù)據(jù)線速率≤3.4Gbps時,時鐘線上的時鐘頻率為數(shù)據(jù)線傳輸速率的1/10。例如每對數(shù)據(jù)線上的速率為1.485Gbps時,時鐘線上傳輸?shù)臅r鐘信號頻率為148.5MHz。TMDS時鐘頻率和傳輸?shù)南袼仡l率一致,所以有時又稱為像素時鐘頻率(Pixel Clock Rate)。當(dāng)TMDS數(shù)據(jù)線速率>3.4Gbps時,TMDS時鐘速率是數(shù)據(jù)速率的1/40或1/20。

HDMI2.1標(biāo)準(zhǔn),既兼容了傳統(tǒng)的TMDS傳輸方式,單對數(shù)據(jù)線速率高達(dá)6Gpbs;又增加了FRL(Fixed Rate Link)新傳輸模式。FRL模式取消了專門的TMDS時鐘通道,改為使用嵌入式時鐘,將4組差分對同時用于傳輸數(shù)據(jù);每對差分線速率6G/8G/10G/12Gbps,實(shí)現(xiàn)了更高的總帶寬,并支持動態(tài)速率協(xié)商(如24/32/40/48 Gbps總帶寬)。FRL傳輸使得無損8K/60Hz 和 4K/120Hz 、動態(tài)HDR成為可能,滿足了超高清影視與游戲的需求。

但不管哪一個版本的標(biāo)準(zhǔn),都涉及TMDS(Transition Minimized Differential Signaling, 最小化傳輸差分信號)模式。TMDS作為數(shù)字視頻傳輸?shù)暮诵募夹g(shù),其物理層性能直接影響系統(tǒng)兼容性、抗干擾能力及最終顯示質(zhì)量,因此基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的源端TMDS一致性測試已成為設(shè)備研發(fā)與認(rèn)證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以下章節(jié),我們將專注于TMDS物理層一致性測試。

PART4

TMDS傳輸方式的編碼

TMDS是傳統(tǒng)DVI顯示接口傳輸技術(shù)的基礎(chǔ),HDMI繼承了DVI的這項(xiàng)傳輸技術(shù),所以DVI和HDMI接口之間是可以通過適配器順暢轉(zhuǎn)接的。TMDS是英文“Transition Minimized Differential Signaling”的縮寫,直譯為“跳變最小化差分信號”,它采用一種強(qiáng)制減少相鄰比特跳變的8B/10B編碼方式。它根據(jù)8位原始數(shù)據(jù)中“1”的數(shù)量選擇XOR(異或)或XNOR(異或非)邏輯算法,轉(zhuǎn)換生成9位中間碼,其中前8位數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運(yùn)算后獲得,第9位則指示運(yùn)算的方式;再通過反轉(zhuǎn)這9位中間碼實(shí)現(xiàn)直流平衡,最終輸出10位碼(第10位標(biāo)記反轉(zhuǎn)的狀態(tài));轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分方式傳送。這種8B/10B編碼強(qiáng)制減少相鄰比特跳變,使得對外電磁輻射和ISI碼間干擾減少,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡,提高了信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

這里要注意TMDS和USB3.0的8B/10B編碼方式不是同一回事,USB3.0 直接通過預(yù)定義的碼表將8位數(shù)據(jù)映射為10位碼,并使用專用K碼作為數(shù)據(jù)包起始分隔符或控制指令,如K28.5(碼字0011111010)用于數(shù)據(jù)包起始。TMDS無獨(dú)立控制碼,通過特定同步頭(如視頻消隱期的控制周期)標(biāo)識數(shù)據(jù)包類型。

HDMI2.1的FRL模式并未沿用傳統(tǒng)的TMDS 8B/10B編碼,而是通過 BCH糾錯碼 + 無額外編碼開銷的直流平衡設(shè)計, 實(shí)現(xiàn)了更高的有效帶寬效率。

PART 5

TMDS信號的電氣特性

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TMDS每通道數(shù)據(jù)速率最高為 6.0 Gbps。使用電流模式邏輯(CML)在一對差分線上串行傳輸數(shù)據(jù)。發(fā)送端采用電流源切換方式驅(qū)動差分線,Sink端通過Rterm(50歐姆)提供3.3V 上拉電源,電流值(通常為3-12 mA)與終端電阻Rterm(50歐姆)共同決定擺幅。

Vswing =Idirve *Rterm

例如,

當(dāng)驅(qū)動電流為8 mA,終端電阻50 Ω ,單端信號擺幅Vswing為 8mA×50Ω=400mV。

差分信號擺幅為單端擺幅的兩倍,即800mV。

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PART 6

TMDS源端一致性測試的挑戰(zhàn)

鑒于TMDS差分信號的高速傳輸特性,確保所研發(fā)的設(shè)備與不同品牌、版本的HDMI顯示器/源端(如游戲主機(jī)、藍(lán)光播放器)無縫協(xié)作,避免黑屏、分辨率不匹配等問題,是硬件和測試工程師的重要挑戰(zhàn)。基于HDMI規(guī)范的TMDS源端電氣特性測試是產(chǎn)品開發(fā)中不可或缺的環(huán)節(jié),它不僅關(guān)乎技術(shù)合規(guī)性,更是保障用戶體驗(yàn)、降低商業(yè)風(fēng)險的關(guān)鍵手段。

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HDMI1.4b和2.1規(guī)范,針對于TMDS時鐘/數(shù)據(jù)的單端、差分電氣特性,如低電平、信號擺幅、占空比、上升/下降時間、差分對內(nèi)偏移、差分對間偏移、差分?jǐn)?shù)據(jù)眼圖、差分時鐘抖動、差分?jǐn)?shù)據(jù)抖動等,都定義了詳細(xì)的指標(biāo)要求。

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HDMI2.1 TMDS眼圖測試,示波器軟件還需要具有最差線纜模擬、參考線纜均衡等功能。

測試人員面對如此眾多的測試項(xiàng)目和指標(biāo)要求,不僅需要有匹配于TMDS信號速率的高帶寬示波器、探頭、夾具、EDID仿真器等硬件設(shè)施,還要熟悉各個測試項(xiàng)目的原理與測試流程。想要高效、順暢得到產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù),絕對是一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

PART 7

R&S HDMI 源端測試方案

對不同協(xié)議和速率的高速信號進(jìn)行一致性分析,所需的示波器帶寬不同。鑒于TMDS信號的頻譜特性,通常來說捕獲到其基波的三次以上諧波,就可以做一致性測試。例如3.4Gbps的TMDS信號,示波器能抓住其1.7Ghz基波的三次諧波即可,需要5.1Ghz以上帶寬示波器;而最高6Gbps的TMDS信號,基波頻率為3Ghz,抓住其三次諧波需要9Ghz以上帶寬。羅德與施瓦茨的RTP系列示波器,帶寬涵蓋4G/6G/8G/13G/16G等型號,可以對應(yīng)不同速率的測試。若考慮兼容不同的產(chǎn)品和速率場景,推薦采用13G帶寬的RTP134B。

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對于6Gbps的TMDS測試,典型的配置如下:

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羅德與施瓦茨公司提供專門針對HDMI Source端物理層一致性測試的選件 RTP-K110,配合高級眼圖K136/137和高速串行碼型觸發(fā)工具K140/K141,可以高效完成復(fù)雜的測試。

測試過程基于界面友好的ScopeSuite軟件平臺,提供了Step by Step引導(dǎo)式設(shè)置指南,就算是新手也可以在設(shè)置步驟的文字和參考圖片指引下,順暢完成測試過程。

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軟件設(shè)計人員將所有測試項(xiàng)目按照實(shí)測中的探頭和線纜連接方式進(jìn)行分組,跑一遍測試,就可以得到相同連接下所有測試項(xiàng)目的結(jié)果,大大節(jié)約了測試時間。

PART 8

HDMI測試的夾具選擇

HDMI測試夾具是驗(yàn)證設(shè)備信號完整性、協(xié)議兼容性和電氣性能的關(guān)鍵工具,其設(shè)計需符合HDMI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(如CTS),確保測試結(jié)果準(zhǔn)確且可重復(fù)。選擇時可根據(jù)測試階段、版本兼容性和預(yù)算綜合考量,優(yōu)先選擇通過HDMI Forum認(rèn)證的夾具。RTP-K110軟件具有廣泛的兼容性,可以適配Wilder 、GRL和Allion的夾具。用戶在軟件界面選擇不同的夾具品牌,會出現(xiàn)基于特定夾具的引導(dǎo)界面,給測試操作人員和初學(xué)者帶來很大的便利。

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對于電腦主板、DVD這種HDMI Source端A接口母頭插座來說,如果購買Wilder公司的夾具,需要配置:

HDMI-TPA-P:HDMI接口轉(zhuǎn)SMA接頭適配器。

HDMI-TPA-T:HDMI端接模塊,將未使用的TMDS通道用50歐姆電阻、3.3V電壓上拉端接。此模塊可采用USB線纜從示波器的USB接口提供+5V供電。

HDMI-EDED-EM:HDMI EDID Sink Emulator Module,即EDID仿真模擬器。此模塊通過USB線纜與安裝Scope suite一致性分析軟件包的示波器主機(jī)(或PC)連接。

PART 9

HDMI測試探頭的3.3V上拉設(shè)計

前面我們提到過TMDS信號發(fā)送端采用電流源切換方式驅(qū)動差分線,Sink端通過Rterm(50歐姆)提供3.3V 上拉。當(dāng)采用HDMI-TPA-P夾具將HDMI接口的TMDS差分對轉(zhuǎn)接成SMA線束,再輸入到示波器通道進(jìn)行采集處理,此場景中由于沒有Sink設(shè)備,缺少3.3V上拉的電路結(jié)構(gòu),TMDS信號其實(shí)是無法正常工作的。

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R&S公司用于HDMI測試的RT-ZM系列三模探頭,具有最大+/-4V的端接電壓VT。通過上圖中的紅色導(dǎo)線將RT-ZM探頭和RT-ZMA40 SMA同軸附件的VT端連起來即可,3.3V上拉電壓可在Scopesuite軟件界面中設(shè)置,這樣TMDS信號即可順利發(fā)送出來。

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PART 10

HDMI1.4b源端一致性實(shí)測簡介

1.R&S HDMI測試交互界面

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Scopesuite示波器一致性測試平臺,可以安裝在示波器主機(jī)上,也可安裝在程控PC上。運(yùn)行在PC上時可通過網(wǎng)口以Web browser方式對示波器測試波形進(jìn)行截圖,以及將測試報告直接保存在PC上,對于提高工作效率很有好處。

點(diǎn)擊Scopesuite控制面板中的HDMI圖標(biāo),將進(jìn)入以下的HDMI協(xié)議版本選擇頁面。下面我們以HDMI1.4b為例進(jìn)行測試過程介紹。

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進(jìn)入HDMI1.4b界面之后,我們可以看到如下的軟件界面:

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注意軟件頁面右側(cè)的Properties設(shè)置中,像素時鐘(Pixel Clock Rate)和視頻格式代碼(Video Code)是互相關(guān)聯(lián)的。Video code是HDMI測試中用于快速配置視頻格式的標(biāo)識符,通常由測試設(shè)備(如示波器、協(xié)議分析儀)內(nèi)部定義,對應(yīng)特定的分辨率、刷新率和像素時鐘組合。148.5 MHz通常對應(yīng) 1080p@60Hz(1920×1080分辨率,60Hz刷新率),這是HDMI 1.4/2.0的常見測試用例,其視頻格式代碼為71。

RTP-K110 HDMI軟件通過用戶選定的Video code(或輸入的像素時鐘頻率),查找到對應(yīng)的視頻格式,并通過EDID仿真器與待測HDMI接口通訊,設(shè)置HDMI源端接口輸出特定的視頻信號。這種軟件交互設(shè)計,大大降低了測試人員自行去EDID工具中手工進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的復(fù)雜度,提高了測試效率。

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測試界面右側(cè)的Limit Manager是測試指標(biāo)的參照表,每個測試項(xiàng)目的Pass和Fail就是按照該表格的參數(shù)來對照的。

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2.時鐘All Clock Test (單端接法)

R&S HDMI TMDS一致性測試軟件的界面設(shè)計,將所有測試項(xiàng)目按照實(shí)測的探頭和線纜連接方式進(jìn)行分組,跑一遍測試,就可以得到相同連接下所有測試項(xiàng)目的結(jié)果。

我們進(jìn)入HDMI1.4b測試軟件后,在Clock下的All clock Test測試組,包含如下項(xiàng)目:

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全套測試設(shè)備的連接圖如下:

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上圖中HDMI分析軟件(集成于Scopesuite平臺)安裝在一臺程控PC上,所以EDID仿真器的USB接口也和PC連接。如果在示波器主機(jī)上運(yùn)行HDMI分析軟件,則EDID的USB線纜要改為與示波器的USB口相接。

All Clock Tests測試組,所有測試項(xiàng)目都采用單端連接方式:示波器CH1通道SMA探測模塊的“+”連接夾具的Clock +, CH3通道SMA探測模塊的“-”連接夾具的Clock - ,也就是把差分時鐘的Clock+和Clock-分別接入到兩個通道中,RT-ZMA40探頭模塊的空置端口懸空,注意這里的接法不能搞錯。

此外,還要特別注意:其它三對暫時沒有用到的TMDS數(shù)據(jù)信號,需要與HDMI-TPA-T端接模塊連接,其內(nèi)部其實(shí)是通過50歐姆端接電阻上拉到3.3V電壓,否則整個HDMI接口可能會工作不正常,測試結(jié)果不準(zhǔn)確。測試連接圖如下:

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說了這么多,初學(xué)者可能感覺連接還挺復(fù)雜的。但其實(shí)對于使用R&S HDMI測試方案的人員來說,完全不用擔(dān)心記不住這些步驟,因?yàn)檐浖M(jìn)行逐步的設(shè)置提醒。以下摘錄了All Clock Test測試組的軟件引導(dǎo)過程。

01

第一步

提示HDMI-TPA-P夾具與待測的HDMI接口連接,EDID仿真器與Scopesuite軟件運(yùn)行的程控PC(或示波器)連接。

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02

第二步

提示RT-ZMA40 SMA探頭接口模塊與 HDMI-TPA-P夾具的連接。

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03

第三步

提示RT-ZM130探頭與示波器的連接,CH1接Clock+,CH3接Clock-。

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04

第四步

提示驗(yàn)證示波器屏幕上是否出現(xiàn)如軟件提示的時鐘波形。

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此時,示波器屏幕上的實(shí)際波形應(yīng)該如下,從上至下分別是Clock+、Clock-、Clock差分?jǐn)?shù)學(xué)波形。

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點(diǎn)擊確認(rèn)之后,軟件自動捕獲所需的波形數(shù)據(jù),并進(jìn)行一系列的分析。下面我們將生成的測試報告逐項(xiàng)展開,查看里面的測試數(shù)據(jù)。

Vl+ 與Vl- (7-2) 時鐘線單端低電平:

測量TMDS差分時鐘/數(shù)據(jù)的單端信號Clock+/Data+的低電平Vl+,以及Clock-/Data-的低電平Vl-。如果 Vl+ 和Vl-的值位于(2.6V~2.9 V)范圍內(nèi),則測試通過。

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Rise Time 與Fall Time(7-4)上升與下降時間:

測量TMDS 時鐘/數(shù)據(jù)的差分信號的上升時間Trise和下降時間Tfall,如果Trise 和Tfall ≥75ps,則測試通過。軟件會自動統(tǒng)計所捕獲波形的所有上升和下降沿信息,最終給出Most often和Max/Min的結(jié)果。

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Intra Pair Skew (7-7)差分線對內(nèi)偏移:

測量TMDS時鐘/數(shù)據(jù)差分對內(nèi)兩個單端信號Clock+/Data+與Clock-/Data-的時間偏差值,即對內(nèi)偏移。如果對內(nèi)偏移值在+/-15% Tbit之內(nèi),則測試通過。

這里的Tbit為TMDS 數(shù)據(jù)通道的比特位寬。如果TMDS時鐘(像素時鐘)為148.5MHz,數(shù)據(jù)通道的速率則是它的10倍,即1.485Gbps,Tbit為1/1.485G=673.401ps。

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Duty Cycle Minimum與Duty Cycle Maximum (7-8)時鐘信號最小/最大占空比:

測量TMDS 時鐘差分信號的最小占空比Tduty-min和最大占空比Tduty-max,如果Tduty-min≥40%、Tduty-max ≤60%,則測試通過。

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Jitter(7-9)時鐘抖動:

測量TMDS 差分時鐘相對于理想恢復(fù)時鐘的抖動,如果Jitter≤0.25Tbit,則測試通過。

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3.時鐘/數(shù)據(jù)Voltage Off Tests(單端接法)

HDMI1.4b的Clock和Data都有Voltage Off Tests測試組,包含了待機(jī)電壓Voff+ 、Voff- (7-3)兩個內(nèi)容項(xiàng) ;但在HDMI2.1的TMDS測試中已經(jīng)取消了這項(xiàng)測試。

Voff+ 與Voff- (7-3) 待機(jī)電壓:

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測量TMDS差分時鐘/數(shù)據(jù)的單端通道Clock+/Data+待機(jī)輸出電壓Voff+,Clock-/Data-待機(jī)輸出電壓Voff-。如果Voff+和Voff-在Vcc±10mV范圍內(nèi)(Vcc為3.3V,即3.29V~3.31V),則測試通過;如果超過規(guī)定限值,則意味著待機(jī)時的時鐘/數(shù)據(jù)通道漏電流太大了。

探頭和夾具的連接和All Clock Tests的單端連接方法是一樣的:

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測試報告結(jié)果展示如下:

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其中Voff-的值為3.295V,與3.3V的Vcc電壓差距在10mV以內(nèi),測試判定為通過。

但Voff+的值為3.312V,與3.3V的Vcc電壓差距在10mV以上,測試判定為失敗。

4.數(shù)據(jù)Single-Ended Tests(單端接法)

該測試組的測量項(xiàng)包含數(shù)據(jù)線Data+低電平Vl+(7-2) 、Data-低電平Vl- (7-2) 、Intra Pair Skew (7-7)差分對內(nèi)偏移。

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探頭連接方式與All Clock Tests完全一樣,都是采用單端接法。數(shù)據(jù)線的Intra Pair Skew與之前介紹的時鐘Intra Pair Skew測試方法和參數(shù)要求一樣,不再贅述。三對數(shù)據(jù)線D0/D1/D2分別連接測試一次即可。

Vl+ 與Vl- (7-2) 數(shù)據(jù)線單端低電平

示波器采用串行碼型觸發(fā),捕獲1000次以上的Data+ 和Data-的H-L-L-L碼型,再用直方圖統(tǒng)計H-L-L-L碼型中后面兩個L電平的樣點(diǎn)最大概率值(峰值),即得到Vl+和Vl-。

測試報告結(jié)果摘錄如下:

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若像素時鐘頻率 ≤165Mhz,且2.7V ≤ Vl ≤ 2.9V之間,則測試通過。

若像素時鐘頻率 >165Mhz,且2.6V ≤ Vl ≤ 2.9V之間,則測試通過。

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以上測試中,像素時鐘頻率為148.5Mhz,且Vl+ (2.831V)和Vl- (2.787V),處于2.7V ≤ Vl ≤ 2.9V之間,測試判定為通過。

5.數(shù)據(jù)Differential Timing Tests (差分接法)

這個測試組的測量項(xiàng)包含差分?jǐn)?shù)據(jù)線的Rise Time和Fall Time(7-4)。

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其連接方式是僅采用一個差分探頭的差分接法。

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測試過程這里不再贅述,三對數(shù)據(jù)線D0/D1/D2分別連接測試一次即可。

如果Trise 和Tfall ≥75ps,則測試通過。軟件會自動統(tǒng)計所捕獲波形的所有上升和下降沿信息,最終給出Most often和Max/Min的結(jié)果。

測試報告結(jié)果摘錄如下:

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6.數(shù)據(jù)Jitter Mask Tests (時鐘-數(shù)據(jù)差分接法)

這個測試組的測量項(xiàng)包含Differential Voltage Mask Test 和Jitter (7-10) 差分電壓眼圖模板測試與數(shù)據(jù)抖動。

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眼圖模板測試是驗(yàn)證TMDS數(shù)據(jù)差分信號電壓波形是否符合規(guī)范的核心測試項(xiàng),主要用于確保信號在傳輸過程中的差分電壓Vdiff和時序特性滿足眼圖模板要求。波形的任何部分都不能擦碰模板。

DMI1.4b CTS規(guī)范要求眼圖測試過程中,示波器存儲深度需要設(shè)置到16Mpts。此外對于示波器采樣率也有要求,當(dāng)TMDS時鐘≤165MHz,ADC采樣率設(shè)置為10GSa/s;當(dāng)TMDS時鐘>165MHz,采樣率設(shè)置為20GSa/s。

測試過程中,示波器會自動捕獲HDMI的時鐘線上的信號,按照HDMI規(guī)定的時鐘恢復(fù)方法通過10倍頻從像素時鐘中恢復(fù)出數(shù)據(jù)線的比特時鐘,并以這個時鐘為基準(zhǔn)對數(shù)據(jù)線上的信號進(jìn)行疊加形成眼圖,該眼圖與歸一化眼圖模板進(jìn)行比較。如果眼圖的任何部分大于780mV或<-780mV,則測試失敗。

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眼圖模板可以在水平方向上向左、向右移動共計1個Tbit的位置,查看是否有某個水平位置讓菱形模板與信號眼圖沒有任何擦碰,但不允許在垂直方向做任何移動。如果移動模板之后無法找到任何符合條件的水平位置,則眼圖模板測試判定為失敗。

數(shù)據(jù)抖動則是在數(shù)據(jù)差分信號眼圖的零點(diǎn)交叉附近做水平方向的直方圖,統(tǒng)計樣點(diǎn)的抖動數(shù)據(jù)。如果抖動峰峰值(Pk-Pk)>0.3Tbit,則測試判定為失敗。

其測試連接是TMDS差分時鐘和一路差分?jǐn)?shù)據(jù)的雙探頭差分接法,測試過程這里不再贅述,三對差分?jǐn)?shù)據(jù)線D0/D1/D2分別和差分時鐘配合起來各測試一次即可。

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以下是此項(xiàng)測試生成的數(shù)據(jù)信號眼圖:

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測試報告結(jié)果摘錄如下:

差分電壓都在-780Mv~780mV之間,測試通過。

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數(shù)據(jù)抖動的峰值為96.984ps,小于0.3*Tbit(202.02ps),測試通過。

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數(shù)據(jù)抖動的峰峰值為96.984ps,小于0.3*Tbit(202.02ps),測試通過。

7.數(shù)據(jù)Inter-Pair Skew (兩路數(shù)據(jù)差分接法)

Inter-pair Skew(7-6)數(shù)據(jù)差分線對間偏移:

測量TMDS三組數(shù)據(jù)差分信號D0/D1/D2之間的時間偏移, 即D0-D1、D1-D2、D0-D2 這三組的對間偏移Tskew。如果Tskew>0.2*Tcharacter,則測試判定為失敗。

這里的Tcharacter是指TMDS 數(shù)據(jù)通道傳送單個 TMDS 字符的持續(xù)時間,等于 10Tbit。

8161c448-badb-11f0-8c8f-92fbcf53809c.png

以下是D0-D1的測試連接圖:

81bf4870-badb-11f0-8c8f-92fbcf53809c.png

這個測試采用示波器的串行碼型觸發(fā)功能(Serial Pattern Trigger)功能,觸發(fā)的是20比特的數(shù)字碼型“00101010 11001010 1011”。

8221e2e6-badb-11f0-8c8f-92fbcf53809c.png

我們也可以從示波器屏幕上看到觸發(fā)到的碼型波形如下:

827a8ca2-badb-11f0-8c8f-92fbcf53809c.png

示波器軟件會自動比對D0和D1兩路數(shù)據(jù)差分信號的Skew時延:

82d2ca7a-badb-11f0-8c8f-92fbcf53809c.png

測試報告結(jié)果摘錄如下:

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D0-D1的對間偏移位14.323ps,遠(yuǎn)小于0.2*Tcharacter=0.2*673.401*10=1346.802ps, 因此該項(xiàng)測試判定為通過。

羅德與施瓦茨業(yè)務(wù)涵蓋測試測量、技術(shù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全,致力于打造一個更加安全、互聯(lián)的世界。成立 90 多年來,羅德與施瓦茨作為全球科技集團(tuán),通過發(fā)展尖端技術(shù),不斷突破技術(shù)界限。公司領(lǐng)先的產(chǎn)品和解決方案賦能眾多行業(yè)客戶,助其獲得數(shù)字技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力。羅德與施瓦茨總部位于德國慕尼黑,作為一家私有企業(yè),公司在全球范圍內(nèi)獨(dú)立、長期、可持續(xù)地開展業(yè)務(wù)。

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原文標(biāo)題:【實(shí)踐分享】HDMI源端物理層一致性測試

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