HDMI接收端和发射端符合性测试及特性描述

　　高清晰多媒体接口(HDMI)是一个行业性的、非压缩的全数字化音视频接口。HDMI提供了任何兼容的数字化音视频源设备之间的连接，例如机顶盒，DVD机，A/V接收机，以及兼容的数字音频和/视频监视器，如数字电视。

　　HDMI如今已是成为数字连接的支配性标准。目前有400多家消费电子产品生产商支持该标准。

　　HDMI可以在一根电缆上传送标准的、增强的或高清视频，以及多通道数字音频。它独立于以前的各种DTV标准，如ATSC,DVB(-T,-S,-C)。它包括发送到解码器的MPEG数据流包，并按照无压缩的、可以是高清的视频数据格式发送到输出端。利用T_MDS(跳变传输信令)对视频数据解码，以便在HDMI上进行数字传输。为了进行符合性测试和特性描述，需要一台如图1所示的T_MDS信号产生器。

　　HDMI 1.2支持多达8个通道的一比特音频。在超高音质的CD中采用这种格式。

　　标准的A型HDMI连接器有19个引脚。而高分辨率的B型则有29个引脚，支持1080p以上的高分辨率，不过目前还没有普及。A型HDMI后向兼容现代计算机监视器和图形卡中所用的单链路数字视频接口(DVI)。这就意味着DVI源能够驱动一台HDMI监视器，反之利用一个匹配的适配器或电缆也是如此，不过DVI不支持HDMI的音频和远程控制功能。

　　HDMI1.3支持深彩色，高速率和强大的PC汇聚功能。2006年初，HDMI批准了LCC，这代表着HDMI的7家奠基公司宣布开发新版本的HDMI，即HDMI1.3。新版本包括支持深彩色，高速率，并易于集成进PC中。利用一根电缆来提供清晰的，全数字化的音视频，HDMI将简化电缆连接，为消费者提供的家庭影院体验。

　　电缆和接收端电性能测试

　　优于HDMI1.3版本的传输速率已经达到了吉比特级，像抖动这类的物理层参数将变得越加重要。不仅必须测量数据发送器输出端的抖动预算，还必须测量接收器输入端的抖动容限。抖动容限使得接收端对输入信号的抖动具有调节作用，并检查是否符合标准或者其性能是否具有一定的余量。HDMI符合性测试规范要求利用一台T_MDS信号源进行电缆和接收端的电性能测试。

　　图1：基于ParBERT 81250的T_MDS信号源。

　　Agilent T_MDS信号源

　　Agilent T_MDS信号源具有三个通道，即D0,D1和D2，分别覆盖绿、红、蓝三基色。另外，还提供第四个通道，即D-通道，用作为对内时滞通道，提供HDMI标准中规定的普通和互补数据之间的附加时滞测试。还提供一个时钟信号。

　　用于符合性测试和特性描述的T_MDS信号源的主要特性包括：

　　* YMDS信号电平调节

　　* 具有的信号性能，速率高达7Gb/s，抖动低

　　* 具有真正独立的时钟和数据抖动插入的抖动调制功能

　　* 具有用于HDMI视频帧的数据序列产生软件

　　完美的抖动容限曲线：目前仅有安捷伦的T_MDS信号源允许测量完美的HDMI抖动容限曲线。高抖动容限测试检测接收端对抖动调制产生的应力的灵敏度。抖动调制支持值的1.5UI，频率高达30MHz。

　　独立的时钟和数据抖动调制：目前，的半导体厂商已经证实，完全的和深入的HDMI特性描述和裕度测试，需要能够以同步和异步的方式对时钟和数据进行抖动调制的测试模式。

　　安捷伦T_MDS信号源真正提供两个独立的时钟组。利用集成的HDMI帧产生器软件或补充的N5990A测试自动软件可以自由地调节非同步时钟和数据抖动调制的关系。

　　视频分帧数据：分帧的视频数据是利用功能强大的基于ParBERT的T_MDS信号源中的序列产生器产生的。非常适用于手动操作，例如对于研发阶段的应用，可以用HDMI帧产生器软件E4887A-207提供该功能。在图2的例子中，产生的是一个740×480p的视频帧，可以无限重复。该软件将视频数据组织成数据块，为的是有效地利用ParBERT存储器并生成合适的比特流。

　　图2：HDMI帧产生器软件。

　　自动测试：利用N5990A自动测试软件平台可以实现HDMI符合性以及更深入的特性的自动测量。该软件在T_MDS产生器的PC控制器上运行。该软件能够完全配置和控制所需的仪器，例如，用于接收端测试的T_MDS信号源，或者用于发送端测试的示波器，可以选择视频的格式和色深(见图3)。另外还提供了系统校准。系统校准对于HDMI接收端测试来说非常重要，因为要确保校准后得抖动量能够适用于被测部件(DUT)的应力。

　　图3：HDMI测试配置界面。

　　在每组测试中(校准，接收端，发送端)，用户可以选择测试树型结构(图4的左侧栏)中的任何一项测试。对于绝大多数测试，在模式中还可以选择参数，选择在特性树型结构的右栏中进行。在符合性测试模式中，所有测试均按照HDMI符合性测试规范(CTS)中的规定进行。

　　图4：N5990A主显示屏界面。

　　校准：可以按图5所示的格式来描述校准结果。对于终的测试，可以利用内置的软件工具和微软网络环境的N5990A。所用的C语言避免了通常的图形开发环境中所必须的开销。因而实现了市场上短的校准时间。在执行相同测试任务的条件下，该颇具竞争性的校准时间通常能够减少一半。

　　图5：时钟抖动校准结果。

　　接收端测试

　　该N5990A自动测试平台还可以通过测试来指导用户。例如，如图6中就给出了T_MDS/差分摆幅接收端测试的仪器配置方法(CTS test ID 8-5)。在该特殊的配置中，一台满T_MDS的包括时钟和数据抖动源以及电源的信号源，通过一个TPA-P被连接到DUT。而且只有当用户确认设置后测试方可开始。

　　图6：接收端测试的设备连接

　　图7给出了苛刻的抖动容限(test ID 8-7)测试的结果。E4887A T_MDS信号源的独特的独立时钟和数据抖动插入功能提供了完善的测试覆盖。如图7所示，N5990A采用MS Excel表的格式来显示数据图形和图表。所有测试结果都被复制到同一工作表(见图8)中，故在一个地方就可以得到所有数据，分析，存储和后处理都很方便。因此，该方案大大地提高了生产率。

　　图7：抖动容限结果。

　　图8：测试结果工作表。

　　发送端测试

　　N5990A自动测试平台能够与用于HDMI发送端测试的、运行在安捷伦DSO80000系列中一台示波器上的N5399A接口。N5990A负责发送端测试的配置和启动。测试完成后，数据图表从示波器中上载到作为整个测试控制器的T_MDS产生器的PC控制器上的自动平台中。

　　图9显示的是T_MDS发送端上升时间测试(test ID 7-4)结果。该T_MDS数据眼图(test ID 7-10)结果在图10中给出。发送端测试数据也放到Excel表中，以用于后续处理。

　　图9：发送端上升时间测试

　　图10：数据眼图

　　结论

　　之前，HDMI符合性测试和特性描述通常都是比较大的挑战，这是由于在已有的测试方案中存在信号质量，系统性能以及应用的方便性等方面的限制。利用包括硬件，软件及附件的适当测试方案，HDMI测试如今可以可靠且方便地实现。在本文中，所用的例子就是接收端和发送端的高速电性能测试。对于这些测试所建议的解决方案中包括一台T_MDS信号源，一台高带宽的实时示波器及自动测试软件。利用该方案，测试被大大简化，原因在于大大减少了校准和测试时间，在HDMI测试设备上全部采用了中央控制，还有所有测试数据的中央存储。其中，安捷??司的合作伙伴——BitifEye公司提供了自动测试软件平台。