HDMI產(chǎn)品設(shè)計(jì)和兼容測(cè)試常見問題與解析

HDMI組織規(guī)定HDMI產(chǎn)品必須通過HDMI CT才能打上HDMI商標(biāo)。同類產(chǎn)品中的后續(xù)產(chǎn)品也應(yīng)通過自測(cè)試。業(yè)界極力推薦廠商在將產(chǎn)品送測(cè)前先做預(yù)測(cè)試以節(jié)省時(shí)間和金錢。Analog Devices (ADI) 分別在美國(guó)的綠堡、東京、臺(tái)灣和北京設(shè)立了四家預(yù)測(cè)試中心。這些中心可以為客戶提供有關(guān)源端和接收端設(shè)備的全部測(cè)試項(xiàng)目，甚至在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)幫助客戶更改器件和線路以驗(yàn)證修改方案的可行性。這些措施是為使用ADI產(chǎn)品的客戶提供更好的服務(wù)，縮短客戶產(chǎn)品上市的時(shí)間，提高客戶產(chǎn)品的穩(wěn)定性。我們的目標(biāo)是凡是通過我們預(yù)測(cè)的系統(tǒng)都能通過正式測(cè)試。到目前為止我們完全達(dá)到了此目標(biāo)?；谏习俅螠y(cè)試過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，下面我們將總結(jié)和討論客戶在HDMI測(cè)試中最常遇到的問題，典型測(cè)試項(xiàng)目失敗的原因和可能的修改方案。

HDMI兼容測(cè)試常見問題與解析：

絕大多數(shù)測(cè)試客戶在第一次測(cè)試的時(shí)候都會(huì)或多或少的在一些測(cè)試項(xiàng)目上失敗。其實(shí)跟芯片相關(guān)的一些電氣性能測(cè)試，比如“Jitter Tolerance”等，芯片廠商都已經(jīng)在芯片設(shè)計(jì)階段考慮到如何保證通過這些測(cè)試項(xiàng)目。所以客戶需要特別注意一些跟系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的問題，以及為配合測(cè)試所設(shè)計(jì)的功能，例如源端設(shè)備(Tx)需要提供可以將HDCP（High Definition Content Protection）關(guān)閉和打開的選項(xiàng)等。以下結(jié)合客戶測(cè)試常遇到的問題對(duì)一些測(cè)試項(xiàng)目加以說明，希望能夠幫助讀者在設(shè)計(jì)階段就避免這些問題。

源端測(cè)試(Tx)

EDID 相關(guān)的測(cè)試

對(duì)于HDMI源端設(shè)備要求必須支持“Enhanced DDC”協(xié)議，即讀取接收端設(shè)備的EDID信息時(shí)可以使用段指針0x60讀取首256字節(jié)以后的信息。雖然現(xiàn)在絕大多數(shù)客戶使用256字節(jié)的EDID信息，但是HDMI測(cè)試時(shí)候會(huì)檢測(cè)讀取4個(gè)塊（每塊128個(gè)字節(jié)），即512字節(jié)信息的能力。是否存在多塊信息可以從EDID內(nèi)容的0x7E地址獲知?？蛻糇约簻y(cè)試時(shí)往往只測(cè)試對(duì)前256字節(jié)的支持能力，而忽略了對(duì)段指針的要求。

+5V電源輸出

有些客戶習(xí)慣性地在HDMI輸出端口的電源輸出通路上串聯(lián)電阻，起到限流的作用。但在HDMI Tx 的測(cè)試中會(huì)接一個(gè)吸取55mA電流的負(fù)載，然后測(cè)試輸出電壓，要求電壓在4.8V和5.3V之間。例如圖1所示例子中串接了一個(gè)10歐姆的電阻，結(jié)果造成輸出電壓為，5－10x0.055 = 4.45V < 4.8V，此項(xiàng)測(cè)試失敗。

圖1: +5V Power

有關(guān)的 DDC/CEC 測(cè)量

客戶在處理HDMI端口的消費(fèi)類電子產(chǎn)品控制(CEC)管腳時(shí)，即HDMI端口的第13管腳，如果其產(chǎn)品不支持CEC功能，可以將此管腳懸空。但往往是客戶的產(chǎn)品雖然不支持CEC功能，還是將此管腳連接到了主處理芯片的通用管腳上，已備今后擴(kuò)展使用，此時(shí)需注意對(duì)此管腳在電氣性能和物理連接上的一些限制，比如電容需小于100pF等，否則會(huì)導(dǎo)致HDMI測(cè)試無法通過。

接收端(Rx)測(cè)試

EDID相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目應(yīng)注意的問題

客戶在測(cè)試過程中經(jīng)常會(huì)失敗在這些與EDID測(cè)試相關(guān)的項(xiàng)目。其實(shí)這些項(xiàng)目如果熟悉規(guī)范的相關(guān)要求，通過相對(duì)來說是比較容易的。例如有關(guān)規(guī)范要求在EDID的前128個(gè)字節(jié)中一定要提供“Monitor Range Limit Header”和“Monitor Name Header”，但如果這兩個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容分別不足18個(gè)字節(jié)的話，需要以0x0A為結(jié)尾同時(shí)以0x20填充剩余的字節(jié)。另外一個(gè)經(jīng)常在EDID測(cè)試中遇到的問題是，客戶不能將EDID中的短型視頻描述符(SVD)模塊與提交的能力申報(bào)表(CDF)一致，在CDF中表明支持的格式在EDID的SVD模塊中沒有表明支持，或者是相反。

TMDS信號(hào)差分阻抗匹配

現(xiàn)在大多數(shù)客戶在設(shè)計(jì)電路板的時(shí)候都會(huì)考慮到TMDS信號(hào)差分阻抗匹配的要求，但往往還是會(huì)在此項(xiàng)測(cè)試中失敗，原因在于客戶選用的ESD保護(hù)器件或者是抑制EMI用的共模扼流圈寄生電容太大，導(dǎo)致此項(xiàng)測(cè)試失敗?，F(xiàn)在很多用于高速線路的ESD保護(hù)器件的供應(yīng)商都會(huì)提供推薦的布線方案，而且也會(huì)提供阻抗測(cè)試圖，客戶可以要求這些廠商提供相關(guān)的資料。此項(xiàng)測(cè)試是HDMI兼容性測(cè)試中為數(shù)不多的跟硬件線路相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目，此項(xiàng)失敗，客戶往往需要更改電路板設(shè)計(jì)，會(huì)耽誤投產(chǎn)和上市時(shí)間。

DDC/CEC通道電容電壓測(cè)試

此項(xiàng)測(cè)試是失敗率非常高的項(xiàng)目。失敗原因大多數(shù)是因?yàn)榭蛻羰褂玫挠糜陔娖睫D(zhuǎn)換的MOSFET器件電容太大，我們建議在DDC通道上所使用的MOSFET器件Ciss和Coss應(yīng)該在10pF以下。

圖2: HPD Output Voltage

HPD輸出電壓

一些客戶喜歡使用圖2所示電路來利用HDMI端口的5V電壓，同時(shí)利用VCCD為HDMI端口的HPD管腳提供電壓，但這會(huì)違反HDMI協(xié)議中當(dāng)HDMI +5V輸入為0V時(shí), HPD電壓應(yīng)大于0V, 并小于0.4V的要求。這里最簡(jiǎn)單的方法是將HDMI輸入端口的＋5V電壓串聯(lián)一個(gè)1K的電阻直接路由回HPD管腳。當(dāng)然在此還是建議讀者利用一個(gè)簡(jiǎn)單的三極管開關(guān)電路對(duì)HPD管腳加以控制，這樣可以主動(dòng)告知源端設(shè)備下游的設(shè)備是否已準(zhǔn)備好或者告之源端設(shè)備重新開始一些驗(yàn)證動(dòng)作，例如HDCP等，這可以增強(qiáng)設(shè)備的兼容性。

視頻格式的支持

在此項(xiàng)測(cè)試中，對(duì)所有HDMI輸入端口能夠支持的視頻格式會(huì)測(cè)試支持50Hz的設(shè)備對(duì)于50Hz±0.5%（即49.75Hz和50.25Hz），和支持59.94Hz或者60Hz的設(shè)備對(duì)59.94－0.5%（即59.64Hz）和60＋0.5%（即60.3Hz）場(chǎng)頻變化的支持能力。客戶在軟件設(shè)計(jì)中需要注意到這些對(duì)視頻格式容忍度的要求。

結(jié)論

通過HDMI CT是保障不同廠家的產(chǎn)品相互兼容的最基本的第一步。由于篇幅關(guān)系我們僅對(duì)最常見的HDMI CT 失敗的項(xiàng)目及原因進(jìn)行了討論分析。對(duì)問題解決的方案也僅供大家參考借鑒。我們希望在提供高質(zhì)量的元件的同時(shí)也為廠商的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供最大的幫助。