HDMI如今已是成為全球數字連接的支配性標準。目前有400多家消費電子產品生產商支持該標準。

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)。它包括發送到解碼器的MPEG數據流包,并按照無壓縮的、可以是高清的視頻數據格式發送到輸出端。利用TMDS(最小跳變傳輸信令)對視頻數據解碼,以便在HDMI上進行數字傳輸。為了進行符合性測試和特性描述,需要一臺如圖1所示的TMDS信號產生器。

HDMI 1.2支持多達8個通道的一比特音頻。在超高音質的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后向兼容現代計算機監視器和圖形卡中所用的單鏈路數字視頻接口(DVI)。這就意味著DVI源能夠驅動一臺HDMI監視器,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

優于HDMI1.3版本的傳輸速率已經達到了吉比特級,像抖動這類的物理層參數將變得越加重要。不僅必須測量數據發送器輸出端的抖動預算,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節作用,并檢查是否符合標準或者其性能是否具有一定的余量。HDMI符合性測試規范要求利用一臺TMDS信號源進行電纜和接收端的電性能測試。

圖1:基于ParBERT 81250的TMDS信號源。

Agilent TMDS信號源

Agilent TMDS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,用作為對內時滯通道,提供HDMI標準中規定的普通和互補數據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TMDS信號源的主要特性包括:

* YMDS信號電平調節

* 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據抖動插入的抖動調制功能

* 具有用于HDMI視頻幀的數據序列產生軟件

完美的抖動容限曲線:目前僅有安捷倫的TMDS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制產生的應力的靈敏度。抖動調制支持最大值的,頻率高達30MHz。

獨立的時鐘和數據抖動調制:目前,領先的半導體廠商已經證實,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據進行抖動調制的測試模式。

安捷倫TMDS信號源真正提供兩個獨立的時鐘組。利用集成的HDMI幀產生器軟件或補充的N5990A測試自動軟件可以自由地調節非同步時鐘和數據抖動調制的關系。

視頻分幀數據:分幀的視頻數據是利用功能強大的基于ParBERT的TMDS信號源中的序列產生器產生的。非常適用于手動操作,例如對于研發階段的應用,可以用HDMI幀產生器軟件E4887A-207提供該功能。在圖2的例子中,產生的是一個740×480p的視頻幀,可以無限重復。該軟件將視頻數據組織成數據塊,為的是有效地利用ParBERT存儲器并生成合適的比特流。

圖2:HDMI幀產生器軟件。

自動測試:利用N5990A自動測試軟件平臺可以實現HDMI符合性以及更深入的特性的自動測量。該軟件在TMDS產生器的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TMDS信號源,或者用于發送端測試的示波器,可以選擇視頻的格式和色深(見圖3)。另外還提供了系統校準。系統校準對于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)的應力。

圖3:HDMI測試配置界面。

在每組測試中(校準,接收端,發送端),用戶可以選擇測試樹型結構(圖4的左側欄)中的任何一項測試。對于絕大多數測試,在專家模式中還可以選擇參數,選擇在特性樹型結構的右欄中進行。在符合性測試模式中,所有測試均按照HDMI符合性測試規范(CTS)中的規定進行。

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果。對于最終的測試,可以利用內置最新的軟件工具和微軟網絡環境的N5990A。所用的C語言避免了通常的圖形開發環境中所必須的開銷。因而實現了市場上最短的校準時間。在執行相同測試任務的條件下,該頗具競爭性的校準時間通常能夠減少一半。

圖5:時鐘抖動校準結果。

接收端測試

該N5990A自動測試平臺還可以通過測試來指導用戶。例如,如圖6中就給出了TMDS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TMDS的包括時鐘和數據抖動源以及電源的信號源,通過一個TPA-P被連接到DUT。而且只有當用戶確認設置后測試方可開始。

圖6:接收端測試的設備連接

圖7給出了苛刻的抖動容限(test ID 8-7)測試的結果。E4887A TMDS信號源的獨特的獨立時鐘和數據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表的格式來顯示數據圖形和圖表。所有測試結果都被復制到同一工作表(見圖8)中,故在一個地方就可以得到所有數據,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率。

圖7:抖動容限結果。

圖8:測試結果工作表。

發送端測試

N5990A自動測試平臺能夠與用于HDMI發送端測試的、運行在安捷倫DSO80000系列中一臺示波器上的N5399A接口。N5990A負責發送端測試的配置和啟動。測試完成后,數據圖表從示波器中上載到作為整個測試控制器的TMDS產生器的PC控制器上的自動平臺中。

圖9顯示的是TMDS發送端上升時間測試(test ID 7-4)結果。該TMDS數據眼圖(test ID 7-10)結果在圖10中給出。發送端測試數據也放到Excel表中,以用于后續處理。

圖9:發送端上升時間測試

圖10:數據眼圖

結論

之前,HDMI符合性測試和特性描述通常都是比較大的挑戰,這是由于在已有的測試方案中存在信號質量,系統性能以及應用的方便性等方面的限制。利用包括硬件,軟件及附件的適當測試方案,HDMI測試如今可以可靠且方便地實現。在本文中,所用的例子就是接收端和發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TMDS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測試設備上全部采用了中央控制,還有所有測試數據的中央存儲。其中,安捷倫公司的合作伙伴——BitifEye公司提供了自動測試軟件平臺。

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