HDMI符合性測(cè)試的常見失敗分析

標(biāo)簽：HDMI  EDID

自從HDMI標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來，它已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。為了貼上HDMI的標(biāo)志，所有的HDMI產(chǎn)品必須通過HDMI符合性測(cè)試(HDMI CT)。為了節(jié)省時(shí)間和金錢，消費(fèi)者們應(yīng)該在把產(chǎn)品送往授權(quán)測(cè)試中心(ATC)進(jìn)行認(rèn)證之前預(yù)先測(cè)試他們的HDMI產(chǎn)品。根據(jù)在模擬器件公司的HDMI CT實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的無數(shù)預(yù)先測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，本文討論造成產(chǎn)品無法通過HDMI CT的、最為常見的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。它還分析特定情形的各種失敗并提供解決方案。

對(duì)HDMI符合性測(cè)試的常見失敗的分析

幾乎所有的設(shè)備，包括電視機(jī)和DVD播放機(jī)，第一次均無法通過測(cè)試。大多數(shù)失敗均與系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及PCB布局布線有關(guān)。為了通過HDMI CT，有時(shí)候需要特殊的功能。例如，高分辨率內(nèi)容保護(hù)(HDCP)可能需要在源設(shè)備中被使能或取消使能。為了設(shè)計(jì)符合HDMI的產(chǎn)品，IC和系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及制造公司均必須完全掌握HDMI規(guī)范。下面就是解決這些問題時(shí)遇到的最為常見的失敗以及推薦解決方案。

1. EDID測(cè)試

源端設(shè)備被要求支持“增強(qiáng)DDC”規(guī)范。這意味著源端需要能夠利用“段指針0x60”在256字節(jié)之后讀出EDID信息。在大多數(shù)情況下，僅僅256字節(jié)被用于EDID，但是，HDMI CT需要核查系統(tǒng)是否能夠讀4個(gè)模塊(每個(gè)模塊126字節(jié))，總共512字節(jié)。為了通過HDMI CT，對(duì)于段指針來說，這是非常重要的。

2. HDMI發(fā)送器的5V電源

一些客戶串聯(lián)連接一個(gè)電阻或二極管以限制5V輸出的電流。在HDMI CT中，測(cè)試HDMI Tx的5V電源需要在測(cè)量期間從+5V電源吸取55mA的電流。這可能造成測(cè)試失敗，因?yàn)殡娫摧敵鲂枰?.8V至5.3V之間才能通過。當(dāng)連接一個(gè)10歐電阻時(shí)，輸出下降至4.45V，從而導(dǎo)致這一測(cè)試失敗。

V = 5 " (10-0.055) = 4.45V < 4.8V

3. HDMI Tx DDC/CEC線測(cè)試

至關(guān)重要的就是正確地連接消費(fèi)電子控制(CEC)線(HDMI連接器的第13引腳)。如果系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為不支持CEC功能，設(shè)計(jì)工程師可以把線留為懸空。人們有時(shí)候想把CEC線連接至視頻信號(hào)處理(VSP)芯片的通用目的I/O，從而容許后續(xù)可能需要的擴(kuò)展。那時(shí)，設(shè)計(jì)工程師必須確信連接滿足HDMI CT的準(zhǔn)則，包括保持最大DDC線電容小于100pF。

4. 所需要的視頻格式要支持HDMI源端設(shè)備

HDMI規(guī)范要求所有HDMI源必須支持下列格式之一：640-480p@59.94/60Hz、720-480p@59.94/60Hz或720-576p@50Hz。當(dāng)設(shè)計(jì)HDMI源時(shí)，另一個(gè)要求有時(shí)被忽視了，那就是如果在源端設(shè)備上的任何YPbPr或其它非壓縮數(shù)字端口能夠支持下列格式，那么，在同一源端設(shè)備上的HDMI端口也能夠支持它們：

1280 - 720p @59.94/60Hz

1920 - 1080i @59.94/60Hz

720 - 480p @59.94/60Hz

1280 - 720p @50Hz

1920 - 1080i @50Hz

720 - 576p @50Hz

5. HDMI源(HDMI Tx)于DVI接收端(DVI Rx)之間的兼容性

HDMI規(guī)范要求所有HDMI源兼容接收端設(shè)備，這些接收端設(shè)備兼容DVI 1.0。當(dāng)一個(gè)HDMI源被連接至DVI接收端時(shí)，它必須滿足下列要求：

所發(fā)送的視頻格式為RGB;

無視頻保護(hù)頻帶被發(fā)送;

無數(shù)據(jù)島被發(fā)送;

當(dāng)源端設(shè)備檢測(cè)到接收端的插入時(shí)，它應(yīng)該假設(shè)接收端就是一臺(tái)DVI設(shè)備。與此同時(shí)，源端將核查接收端的EDID是否包含CEA擴(kuò)展且CEA擴(kuò)展是否包含具有有效長(zhǎng)度的針對(duì)特定供應(yīng)商的數(shù)據(jù)塊(VSDB)。如果兩個(gè)條件均為真，那么，源端將確定所插入的接收端就是一個(gè)HDMI設(shè)備。

6. 對(duì)HDMI接收器(Rx)的EDID測(cè)試

這一測(cè)試的失敗率相當(dāng)高。正因?yàn)槿绱?，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該自己熟悉最新的HDMI規(guī)范的EDID要求。下面列出了一些造成失敗的常見錯(cuò)誤：

I. 在EDID的頭128個(gè)字節(jié)，必須提供“監(jiān)視器范圍限制報(bào)頭”和“監(jiān)視器名稱報(bào)頭”。這兩者均是18字節(jié)。如果這兩個(gè)字節(jié)當(dāng)中的任何一個(gè)小于18字節(jié)，那么，它必須由0x20填充且由0xA0結(jié)尾。

II. 在EDID中“短視頻描述符”與“性能聲明形式(CDF)”之間所支持的視頻格式的矛盾。在CDF中所公告的任何格式也必須在EDID的SVD中列出。

為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一些設(shè)計(jì)工程師把HDMI輸入的+5V電壓通過一個(gè)1K電阻直接連接至HDMI Rx的HPD引腳。在這樣的設(shè)計(jì)中，EDID EEPROM不能被讀出且HPD引腳電壓可能當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式或當(dāng)交流電源被移除時(shí)保持為高。這會(huì)造成HDMI CT的失敗，因?yàn)镠DMI符合性測(cè)試規(guī)范要求EDID必須可被訪問且當(dāng)HPD引腳電壓為高時(shí)能被讀出，即使當(dāng)交流電源被移除且系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式時(shí)。在后續(xù)部分給出的一個(gè)樣本參考設(shè)計(jì)電路解決了這個(gè)問題。

7. HDMI Rx TMDS差分阻抗

大量的設(shè)備無法通過這個(gè)測(cè)試，即使不少系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師意識(shí)到需要采用輸入差分阻抗。在大多數(shù)時(shí)間里，系統(tǒng)之所以無法通過這個(gè)測(cè)試是因?yàn)閬碜暂斎?strong>ESD保護(hù)器件或EMI扼流圈的大寄生電容。高速信號(hào)ESD保護(hù)器件的大多數(shù)制造商向他們客戶提供具有阻抗特性的系統(tǒng)PCB布局布線的參考設(shè)計(jì)。這就是系統(tǒng)的PCB布局布線影響測(cè)試結(jié)果的測(cè)試之一。如果測(cè)試失敗，客戶需要重新設(shè)計(jì)PCB。這就會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度以及上市時(shí)間。

請(qǐng)注意：在HDMI CTS V.1.3中，通過這個(gè)測(cè)試的準(zhǔn)則與HDMI CTS V.1.2不同。與在過去的CTS中一樣，直通連接的阻抗的符合數(shù)值仍然是100Ω +-15%，但是，一次漂移被容許為100Ω+-25%且持續(xù)時(shí)間小于250ps。

8. HDMI Rx DDC/CEC線電容和電壓

因?yàn)橛糜陔妷弘娖睫D(zhuǎn)移的MOSFET存在大電容，這是最頻繁失敗的測(cè)試之一。為了避免失敗，在DDC線上推薦采用Ciss和Coss小于10pF的MOSFET。

9. HDMI Rx CEC線連接性

當(dāng)HDMI系統(tǒng)具有多個(gè)HDMI輸入時(shí)，HDMI規(guī)范要求—對(duì)于不獨(dú)立的CEC線—來自所有HDMI輸入的CEC線以及單一HDMI輸入(如果存在的話)被連接起來。對(duì)這個(gè)測(cè)試的CTS要求為小于5歐。即使不支持CEC的系統(tǒng)仍然被要求與輸入CEC線互連。

10. HDMI Rx HPD輸出電壓

一些客戶采用如圖2所示的電路，以利用來自HDMI連接器的5V且采用VCC為HPD所需要的5V電壓供電。這就違反要求，即當(dāng)HDMI 5V輸入在0V時(shí)，HPD電壓應(yīng)該高于0V且低于0.4V。解決這個(gè)問題的最簡(jiǎn)單的方法就是在HPD引腳串聯(lián)一只1K電阻。簡(jiǎn)單開關(guān)電路工作良好。其功能就是控制HPD引腳且當(dāng)下行Rx準(zhǔn)備就緒或如果源端應(yīng)該重新開始某些行動(dòng)—如高清晰度內(nèi)容保護(hù)(HDCP)證明—時(shí)告知源端。這一功能極大地改進(jìn)了系統(tǒng)的兼容性。

采用來自HDMI連接器的5V及VCC為HPD所需要的5V電壓供電，這違反了HDMI CT的要求。

把一個(gè)1K電阻與HPD引腳串聯(lián)解決這個(gè)問題。

11. HDMI Rx video format support

11. HDMI Rx視頻格式支持

這一測(cè)試項(xiàng)目的常見失敗就是一些系統(tǒng)不滿足“所有的HDMI接收器必須能夠接收640 - 480p @59.94/60Hz格式”的要求。為60Hz視頻設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須能夠支持720 - 480p @59.94/60Hz的輸入格式，而為50Hz視頻設(shè)計(jì)的系統(tǒng)必須還能夠支持720 - 576p @50Hz輸入格式。對(duì)于在ADI實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試的源端設(shè)備，不少客戶沒有注意到對(duì)支持640-480p視頻格式的要求。

這一測(cè)試中另一個(gè)常見失敗就是對(duì)視頻格式的時(shí)序變化容差小。這個(gè)測(cè)試應(yīng)該覆蓋所有業(yè)已支持的視頻格式。要求支持50Hz的系統(tǒng)能夠容許49.75至50.25 Hz (50+-0.5% Hz)的時(shí)序變化。支持59.94或60Hz的系統(tǒng)要容許59.94"0.5%Hz (59.64Hz)和60+0.5%Hz (60.3Hz)之間的時(shí)序變化。

在過去，無線轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備快速增長(zhǎng)。HDMI Licensing LLC為這類無線電設(shè)備發(fā)布了測(cè)試指南。如果無線電轉(zhuǎn)發(fā)器支持高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)(HDCP)，那么，各種設(shè)備必須被測(cè)試為HDMI轉(zhuǎn)發(fā)器。如果設(shè)備不支持HDCP，那么，它們能夠被測(cè)試為轉(zhuǎn)發(fā)器或者作為獨(dú)立的源和接收器。如果無線電設(shè)備是CEC根設(shè)備，那么，“物理地址”測(cè)試可以被放棄。

本文小結(jié)

如上所述，為了確保產(chǎn)品符合HDMI規(guī)范的要求，通過HDMI CT是根本和重要的步驟。它還極大地幫助改善來自不同制造商之間的各種產(chǎn)品的互操作性。為HDMI CT的最常見失敗提供解決方案，不僅僅向消費(fèi)電子的消費(fèi)者提供高質(zhì)量的HDMI接口產(chǎn)品，而且有助于他們?cè)O(shè)計(jì)高度兼容的系統(tǒng)。