高清多媒體接口（High Definition Multimedia Interface），是一種全數(shù)字化的影音傳輸接口，廣泛應(yīng)用于電視、播放器、個(gè)人電腦、數(shù)字音響等消費(fèi)電子設(shè)備。HDMI接口支持高分辨率的視頻流與高保真的音頻流的傳輸，大大減少了布線的復(fù)雜度。

2002年4月由日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝七家公司（業(yè)界習(xí)慣稱為“7C”）共同組建了HDMI高清多媒體接口接口組織，即HDMI協(xié)會(huì)。同年12月9日正式發(fā)布了HDMI 1.0版標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著HDMI技術(shù)正式進(jìn)入歷史舞臺(tái)。

HDMI Forum， Inc. 2017

在HDMI1.0到HDMI2.1發(fā)展過(guò)程中，HDMI的組織發(fā)生著一系列變化，早期的HDMI1.1~1.4b是由7C制定的，負(fù)責(zé)HDMI官方規(guī)范的定義、開(kāi)發(fā)及l(fā)icense的一些授權(quán)。

在2011年HDMI1.4b之后，出現(xiàn)了HDMI Forum，是一個(gè)更開(kāi)放的組織論壇，超過(guò)80多成員，Keysight也是技術(shù)工作組和測(cè)試組的重要成員之一。

HDMI Forum于2013年發(fā)布了HDMI2.0規(guī)范，數(shù)據(jù)速率由3.4Gbps/lane上升到6Gbps/lane，可以支持4K@30Hz 和 4K@60Hz的高清顯示。

但隨著更豐富的電視和游戲內(nèi)容的出現(xiàn)，消費(fèi)者的期望已經(jīng)從超高清4K顯示提高到具有更細(xì)微圖像細(xì)節(jié)、更大色彩范圍。為了向數(shù)字電視和日益流行的基于HDMI的源設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，HDMI Forum于2017年發(fā)布了HDMI規(guī)范2.1版本，增加了FRL（Fixed Rate Link）模式，支持8K@60Hz和4K@120Hz和帶寬增到到48Gbps。具有更高視頻分辨率、更逼真的色彩和亮度、更高質(zhì)量更復(fù)雜的音頻格式，以及更加流暢的游戲體驗(yàn)。

HDMI各版本也在不斷的升級(jí)，從最初的V1.0已經(jīng)發(fā)展到最新的V2.1，其中比較典型的版本為V1.4b，V2.0和V2.1版本，它們各版本所支持的最大速率，時(shí)鐘頻率及壓縮格式請(qǐng)參考下表：

從Agilent到Keysight在HDMI測(cè)試方案開(kāi)發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)的制定中做出的貢獻(xiàn)是居功至偉的，從2003年HDMI1.1開(kāi)始就參與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)制定，到HDMI1.3/1.4再到現(xiàn)在HDMI2.0/2/1測(cè)試規(guī)范的開(kāi)發(fā)及MOI的制定，Keysight一直是協(xié)會(huì)董事會(huì)BOD（Board Of Director）的重要成員，Keysight專家Brian Fetz做為HDMI Fourm的TSG（Test SubGroup）主席在GCTS， Test Events， MOIs， MOI approvals， CTS等方面做出非常大的貢獻(xiàn)，在HDMI測(cè)量領(lǐng)域，Keysight一直主導(dǎo)HDMI測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展。

同時(shí)HDMI組織制定了CTS（Compliance Test Specification）規(guī)范，要求各家HDMI設(shè)備生產(chǎn)廠商均要進(jìn)行一致性測(cè)試，也就是用“同一把尺子”去衡量各自的產(chǎn)品，也就是使用同樣的測(cè)試碼型，同樣的測(cè)試連接方式，同樣的測(cè)量算法等，目的是能夠使不同的產(chǎn)品具有良好的兼容性及互聯(lián)互通性。

HDMI組織授權(quán)的ATC（Authorized Test Centers）實(shí)驗(yàn)室目前全球接近20家，由于Keysihgt在HDMI測(cè)試領(lǐng)域一直推動(dòng)HDMI測(cè)試發(fā)展，所以接近80%的ATC采用Keysight全套的解決方案。

二

HMDI2.1 FRL新的特性

HDMI 2.1 FRL是 HDMI 規(guī)范的最新版本，F(xiàn)RL是Fix Rate Link固定速率鏈路的縮寫，支持一系列更高的視頻分辨率和刷新率，包括8K@60Hz 和 4K@120Hz，分辨率高達(dá)10K。還支持動(dòng)態(tài) HDR 格式，帶寬增加到 48Gbps。

這里注意一點(diǎn)，HDMI2.1的版本推出之后，將HDMI2.0納入到了HDMI2.1版本之中，也就是HDMI2.0已經(jīng)不存在了，但HDMI1.4還是存在的，因?yàn)镠DMI1.4是“7C” founder制定的。所以HDMI1.4仍然存在，名稱仍然是HDMI1.4，HDMI2.0納入HDMI2.1后稱之為HDMI2.1 TMDS，而HDMI2.1稱之為HDMI2.1 FRL，同時(shí)測(cè)試HDMI2.1同時(shí)需要向下兼容測(cè)試HDMI1.4。

HDMI2.0升級(jí)到HDMI2.1 FRL后有如下的幾點(diǎn)變化：

1.

速率的變化

HDMI2.1 FRL速率較之前版本有非常大的提升，HDMI1.4數(shù)據(jù)最大吞吐量為10.2Gbps，HDMI2.0數(shù)據(jù)最大吞吐量為18Gbps，而HDMI2.1 FRL單條lane速率達(dá)到12Gbps，4條lane同時(shí)使用的時(shí)候速率可達(dá)48Gbps。同時(shí)為了能夠向下兼容，HDMI2.1 FRL具有兩種傳輸模式，分別為3 data lane傳輸和4個(gè)data lane傳輸?shù)哪Ｊ健?/p>

2.

編碼的變化

HDMI2.1 FRL操作模式使用 16b18b 編碼方式，較之前HDMI1.4和HDMI2.0的8b/10b編碼，效率提高1.2倍。

3.

傳輸架構(gòu)的變化

HDMI1.4和HDMI2.0傳輸高速信號(hào)的通道數(shù)為4個(gè)，三路TMS Channel 0~2用來(lái)音視頻數(shù)據(jù)data傳輸，一路TMDS Clock Channel用來(lái)傳送時(shí)鐘。

HDMI2.1 FRL高速傳輸通道數(shù)量沒(méi)有改變，仍然是4路，但全部可以傳輸data，且每一路data速率可以達(dá)到12Gbps。

在HDMI1.4中，時(shí)鐘CLK是數(shù)據(jù)DATA的10分頻，到HDMI2.1 TMDS架構(gòu)（HDMI2.0）中，時(shí)鐘CLK的頻率是數(shù)據(jù)Data的40分頻，而到了HDMI2.1 FRL架構(gòu)，已經(jīng)沒(méi)有單獨(dú)的時(shí)鐘通道，而是以1618b 編碼到數(shù)據(jù)中進(jìn)行傳輸，之后通過(guò)接收端CDR恢復(fù)時(shí)鐘進(jìn)行采樣。

4.

eARC增強(qiáng)型音頻回傳通道變化

eARC（Enhanced Audio Return Channel）增強(qiáng)型音頻回傳通道，這是HDMI FRL中一項(xiàng)新的feature，目的確保音頻設(shè)備與HDMI 2.1產(chǎn)品之間的完全兼容性，支持最先進(jìn)的音頻格式。

從下圖中可以看出基于對(duì)象的音頻，未壓縮的5.1 和 7.1，以及 32 通道未壓縮音頻基于對(duì)象的音頻可以提供沉浸式立體體驗(yàn)，并增強(qiáng)音頻細(xì)節(jié)和位深度。同時(shí)音頻帶寬也從1M bits/second 增加到37M bits/second。

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5.

Cable和Connector的類型的變化

在之前的HDMI1.4和HDMI2.0時(shí)代，采用的都是Cat 2（Category2 Cable）類線纜，而到HDMI2.1 FRL版本后，需要使用超高速HDMI線纜（Ultra High Speed HDMI Cable），在HDMI2.1的規(guī)格書中定義為Category3 Cable，帶寬速度和先前的Premium Cable做比較，從18G大幅提升到48G，可以滿足8K TV或4K 120Hz電競(jìng)屏幕的訊號(hào)傳輸需求。

由于速率的提升，HDMI2.1 Cat 3線纜規(guī)格與1.4b Cat 2的對(duì)比，HDMI 2.1的延遲差（skew）規(guī)格比HDMI1.4b 及2.0更嚴(yán)格，所以HDMI 2.1協(xié)會(huì)針對(duì)Calbe和Connector制定了專門的一致性測(cè)試規(guī)范（CTS），規(guī)范要求電纜必須通過(guò)HDMI論壇授權(quán)測(cè)試中心（ATC）的認(rèn)證，每條型號(hào)線的每條長(zhǎng)度都必須經(jīng)過(guò)認(rèn)證，特別強(qiáng)調(diào)適用于3類電纜，目的是確保良好的信號(hào)完整性并降低 EMI。

針對(duì)HMDI一致性測(cè)試，主要包含TX發(fā)射機(jī)一致性測(cè)試，RX接收機(jī)一致性測(cè)試，鏈路互聯(lián)的Cable和Connector一致性測(cè)試及eARC增強(qiáng)型音頻回傳的一致性測(cè)試。

整體的測(cè)量方案包括以高性能示波器為基礎(chǔ)的Source發(fā)送端及eARC測(cè)試，以AWG 8195A為基礎(chǔ)接收端Sink測(cè)量，以網(wǎng)絡(luò)分析儀為基礎(chǔ)的鏈路互聯(lián)的表征。

Keysight擁有HDMI全套的自動(dòng)化解決方案，首先，我們從發(fā)送端開(kāi)始進(jìn)行介紹。

三

HDMI2.1 TX端一致性測(cè)試

從連接示意圖中可以看出，HDMI2.1 發(fā)送端主要測(cè)試配置如下表：

儀器描述數(shù)量

示波器Keysight V/Z/UXR series BW≥20GHz1

探頭/線纜Tri-Mode N7003A or N7010A+SMA cable4

測(cè)試夾具HDMI2.1-TPA-P1

測(cè)試控制器EDID/SCDC Controller1

一致性測(cè)試軟件D9020HDMC1

測(cè)試配置的選擇

示波器的選擇

根據(jù)HDMI2.1 CTS規(guī)范要求至少選擇帶寬20GHz的示波器。

Keysight DSAV204A，DSAZ204A 及 UXR0204A 三款示波器均可以滿足測(cè)試要求。

其中 UXR 系列采用10bit ADC 相對(duì)前兩款有更高 ADC 位數(shù)及本底噪聲，會(huì)帶來(lái)更高測(cè)量精度及更多的裕量。

探頭及探頭前端的選擇

除了示波器之外，對(duì)于HDMI2.1 FRL測(cè)試探頭及探頭前端也有幾種選擇：

? N7003A+N5444A組合

N7003A Probe

N5444A SMA Probe Head

N7003A探頭帶寬20GHz，采用了 InfiniiMode 技術(shù)的三態(tài)探頭，既可以單端用，又可以差分用，只需更改其設(shè)置便可測(cè)量差分信號(hào)、單端 A 或 B 信號(hào)，以及差分信號(hào)共模分量。極大擴(kuò)展了測(cè)量功能和可用性。

N5444A探頭提供 28 GHz 的帶寬，接口為InfiniiMax III 2.92 mm/3.5 mm/SMA同軸接口。

針對(duì)HDMI2.1 FRL測(cè)試，N7003A+N5444A這個(gè)組合連接一次就可以測(cè)試所有測(cè)試項(xiàng)目，當(dāng)然如果Data3要是用做CLK的話，需要重新連接一次。

如何實(shí)現(xiàn)一次連接可以測(cè)量全部項(xiàng)目呢？從下圖可以看出，差分信號(hào)采用的是單端連接的方式，D0+連接到CH1的A， D0-連接到CH3的A， D1+連接到CH1的B， D1-連接到CH3的B，其它data lane連接方式類似…是以這樣的連接方式實(shí)現(xiàn)單端和差分信號(hào)自動(dòng)化測(cè)試的，由于連接方式是單端的，所以可以直接進(jìn)行單端測(cè)試，而差分測(cè)量是通過(guò)示波器CH1-CH3或CH2-CH4方式實(shí)現(xiàn)的。

? N7010A+SMA Cable組合

N7010A Adapter

SMA Cable

N7010 Adapter+SMA Cable的組合，這個(gè)組合是成本最低且噪聲最小的經(jīng)濟(jì)型解決方案，N7010A Adapter為30G帶寬，內(nèi)部有電阻上拉到3.3V，無(wú)需再通過(guò)power supply連接，但是缺點(diǎn)是每次只能測(cè)試兩個(gè)data，要反復(fù)連接。

連接方式如下：

為了免除反復(fù)連接的復(fù)雜性，提高測(cè)試效率，可以借助于BIT 2100矩陣開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的切換，CH1&CH3連接到data3，因?yàn)閐ata3在TMDS時(shí)候是連接到CLK的，所以必須連接，然后其他的data連接在CH2&CH4，軟件自動(dòng)切換到其他data，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)量。

但該矩陣開(kāi)關(guān)的引入會(huì)對(duì)測(cè)試精度產(chǎn)生影響，所以需要進(jìn)行S參數(shù)的測(cè)量后進(jìn)行去嵌。

Note：目前業(yè)界上應(yīng)用最多的是第一套方案N7003A+N5444A進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。

測(cè)試夾具的選擇

可用于HDMI2.1測(cè)試的 TPA-P夾具，主要廠家有Wilder，BIT和Luxshare，夾具形態(tài)如下：

Wilder HDMIA2.1-TPA-P

BIT BIT-1010-0400-0

Luxshare TFH-08P1U

在Keysight HDMI2.1一致性測(cè)試軟件D9021HDMC中這三種fixture type都是支持的，客戶可自行選擇和購(gòu)買。

EDID/SCDC Controller

EDID/SCDC控制器的目的有兩個(gè)，一是為了能夠而模擬任意的顯示設(shè)備，二是寫入和讀取SCDC值以設(shè)置測(cè)試條件，并向被測(cè)設(shè)備發(fā)送消息，模擬真實(shí)的鏈路環(huán)境。

EDID/SCDC Controller的廠家也有很多，包括Wilder，Allion，Vprime等，推薦使用Allion Labs AJSC-1 controller，該款controller可與Keysight自動(dòng)化測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的測(cè)量。

測(cè)試點(diǎn)的選擇

所有的高速數(shù)字總線都會(huì)標(biāo)注有測(cè)試點(diǎn)，HDMI2.1也不例外，因?yàn)椴煌臏y(cè)試點(diǎn)鏈路的衰減情況是不同的，所有協(xié)會(huì)規(guī)范會(huì)要求所有廠家均在要求的測(cè)試點(diǎn)上去衡量，針對(duì)HDMI來(lái)講，TP1的測(cè)試點(diǎn)是在Source輸出端的端口位置處，TP2測(cè)試點(diǎn)是經(jīng)過(guò)Cable鏈路到Sink端的輸入位置上。

而對(duì)于眼圖測(cè)試規(guī)范要求測(cè)試的位置是TP2_EQ，也就是信號(hào)采集點(diǎn)仍然是TP1，然后通過(guò)Cable模型的嵌入模擬到TP2的位置，之后再對(duì)TP2位置的信號(hào)進(jìn)行EQ均衡處理之后的位置測(cè)試眼圖：

關(guān)于Cable Model，規(guī)范定義了兩種模型，分別是Category 3 Worst Cable Model （WCM3）和Category 3 Short Cable Model （SCM3），這兩種cable model都需要測(cè)量，模擬真實(shí)環(huán)境情況。

同時(shí)，還定義了兩種均衡，分別是1db~8db的CTLE和一階25mv的DFE。

DFE只在12Gbps數(shù)據(jù)速率下才使用，針對(duì)12Gbps的SCM3S模型及3/6/8/10Gbps速率只使用CTLE均衡，針對(duì)SCM3S模型使用1db的CTLE，針對(duì)WCM3S模型使用8db CTLE。

測(cè)試碼型的解釋

HDMI2.1 FRL增加Link Training Pattern（LTP），之前在HDMI2.0及HDMI1.4會(huì)找設(shè)置分辨率，找一些同步幀進(jìn)行測(cè)試，但HDMI2.1 FRL需要針對(duì)不同的測(cè)量items發(fā)送不同的測(cè)試碼型，目的是特定的pattern不會(huì)對(duì)抖動(dòng)等測(cè)試產(chǎn)生影響。

HDMI2.1 FRL 使用的Link Training Pattern（LTP）如下表：

規(guī)范針對(duì)測(cè)試碼型共定義了9中，分別是LTP1~LTP8測(cè)試碼型：

LTP1：All 1’s pattern ----全“1”碼型

LTP2：All 0’s pattern ----全“0”碼型

LTP3：Clock pattern ----時(shí)鐘碼型

LTP4：128 zeros followed by 128 ones----128個(gè)0&128個(gè)1的重復(fù)碼型

LTP5~8：Predefined sequence of 4096 FRL Characters---- prbs偽隨機(jī)碼型

針對(duì)不同的測(cè)量項(xiàng)目需要發(fā)送不同的LTP，而且HDMI2.1 FRL測(cè)試還定義了除了待測(cè)lane（Victim Lane）發(fā)送相應(yīng)的碼型，其它的lanes（Aggressor Lane）也要發(fā)送相應(yīng)的碼型，主要考慮到不同lanes之間的crosstalk的影響，具體見(jiàn)下表：

Test IDDescriptionTest

PointVictim

LaneAggressor

Lane

HFR1-1DC Common ModeTP1LTP5/6/

7/8LTP5/6/

7/8

HFR1-2VSE_Max， VSE_MinTP1LTP5/6

/7/8LTP5/6/

7/8

HFR1-3TRise， TfallTP1LTP4LTP2

HFR1-4Inter-Pair SkewTP1LTP5/6/

7/8LTP5/6/

7/8

HFR1-5FRL RatesTP1LTP3LTP2

HFR1-6Random JitterTP2_EQLTP3LTP2

HFR1-7Data Lane Eye DiagramTP2_EQLTP5/6/

7/8LTP5/6/

7/8

HFR1-8AC Common Mode NoiseTP1LTP5/6/

7/8LTP2

HFR1-9FFE MonotonicityTP1LTP4LTP1

了解完LTP碼型之后，我們解讀一下HDMI FRL的測(cè)量項(xiàng)目。

針對(duì)HDMI FRL測(cè)量，協(xié)會(huì)規(guī)定共有9個(gè)測(cè)量項(xiàng)目，包含9個(gè)Test ID，分別為HFR1-1~HFR1-9。

HFR1-1：

DC Common Mode Test 直流偏置電壓測(cè)試

目的是驗(yàn)證差分信號(hào)直流偏置電壓，規(guī)范要求該偏置電壓在AVcc-800mV~AVcc+30mV之間，此處的AVcc為3.3V，所以也就是2.5V~3.33V為判決條件，測(cè)試點(diǎn)位置為TP1。如果偏置電壓過(guò)大可能會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_，EMI等問(wèn)題。

HFR1-2：

VSE_Max， VSE_Min 單端信號(hào)的最大值和最小值

目的是驗(yàn)證差分信號(hào)中data+和data-兩個(gè)單端信號(hào)的最大值和最小值，規(guī)范要求該最大值和最小值和HFR1-1直流偏置電壓的測(cè)量結(jié)果有關(guān)聯(lián)，范圍為”直流偏置電壓±375mV”，測(cè)試點(diǎn)位置為TP1。所以，如果該項(xiàng)測(cè)量結(jié)果fail，需要查看HFR1-1的測(cè)量結(jié)果是否正確。

HFR1-3：

Rise/Fall slew rate 上升/下降斜率測(cè)試

目的是驗(yàn)證單端信號(hào)上升下降斜率的快慢，規(guī)范要求最大為16mV/ps（20%~80%），測(cè)試點(diǎn)位置為TP1，待測(cè)的lane發(fā)送LTP4長(zhǎng)1長(zhǎng)0碼型也就是128個(gè)”1”和128個(gè)”0”進(jìn)行測(cè)量。如果上升/下降斜率太快會(huì)帶來(lái)輻射影響。

HFR1-4：

Inter-Pair Skew 對(duì)間延遲差測(cè)試

目的是驗(yàn)證不同lanes之間Differential Delay差值，規(guī)范要求不能大于4Tbit（Tbit就是1個(gè)bit的時(shí)間寬度，也就是UI），測(cè)試點(diǎn)位置在TP1。lane與lane之間延遲差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致傳輸信號(hào)對(duì)組合錯(cuò)誤，造成傳輸訊息錯(cuò)誤。

HFR1-5：

FRL Rates 速率精度測(cè)試

目的是驗(yàn)證實(shí)際測(cè)量的FRL的速率相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)速率的精度，規(guī)范要求±300ppm，測(cè)試碼型使用LTP3，也就是“0”和“1”交替的clock patter，其它lane發(fā)送LTP2（全“0”碼型），測(cè)試點(diǎn)位置在TP1，如果data rate精度存在問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致真?zhèn)€鏈路傳輸?shù)牟环€(wěn)定。

HFR1-6：

Random Jitter 隨機(jī)抖動(dòng)測(cè)試

目的是驗(yàn)證隨機(jī)抖動(dòng)在捕獲BER 10-6下進(jìn)行外推到BER 10-10的條件下峰峰值不能大于0.2Tbit（Tbit就是1個(gè)bit的時(shí)間寬度，也就是總線的UI），RJ測(cè)試需要排除ISI碼間干擾等與數(shù)據(jù)相關(guān)的抖動(dòng)成分的影響，所以測(cè)試的碼型選用的是LTP3，也就是“0”和“1”交替的clock patter，其它lane發(fā)送LTP2（全“0”碼型），規(guī)范要求在1E-10 ≤ 0.2 Tbit，測(cè)試點(diǎn)位置在TP2_EQ，如果RJ過(guò)大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，信號(hào)傳輸出現(xiàn)異常等現(xiàn)象。

HFR1-7：

Data Lane Eye Diagram 眼圖測(cè)試

目的是驗(yàn)證在使用worst cable model及short cable model情況下，通過(guò)適當(dāng)?shù)腃DR及均衡，接收端仍然可以滿足眼高眼寬的要求，沒(méi)有碰觸眼圖模板。

針對(duì)眼圖測(cè)量是各家測(cè)量的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，因?yàn)檠蹐D測(cè)試規(guī)范要求用示波器探頭單端引入，嵌入最worst cable模型，同時(shí)嵌入。

下圖是針對(duì)不同速率眼高眼寬的要求：

每一個(gè)data lane會(huì)有2個(gè)眼圖，一個(gè)是worst cable model下的眼圖：

一個(gè)是short cable model眼圖：

HFR1-8：

AC Common Mode Noise AC共模噪聲測(cè)試

目的是驗(yàn)證AC共模噪聲在規(guī)范要求范圍內(nèi)，規(guī)范要求在標(biāo)準(zhǔn)擺幅1V的時(shí)候，噪聲不能超過(guò)±15%，即150mV， 被測(cè)試的lane發(fā)送LTP5~8，其它lane發(fā)送LTP2碼型，測(cè)試點(diǎn)位置在TP1，以確保由共模噪聲引起的輻射受到限制。

HFR1-9：

FFE Monotonicity FFE單調(diào)性測(cè)試

目的是驗(yàn)證4階的FFE是否是單調(diào)增加的，被測(cè)試的lane 發(fā)送LTP4碼型，其它lane發(fā)送LTP2碼型，該測(cè)量項(xiàng)是Informative的。

上面所述的測(cè)量項(xiàng)目需要調(diào)用不同的cable模型，及不同的CTLE及DFE的組合，同時(shí)被測(cè)試的data lane發(fā)送特定碼型，其它data lane也要發(fā)送相應(yīng)的碼型進(jìn)行測(cè)試，如果手動(dòng)測(cè)量非常繁瑣，Keysight提供自動(dòng)化的一致性測(cè)試軟件D9021HDMC，可以幫助您提高測(cè)試效率及避免測(cè)試方法的誤操作，同時(shí)自動(dòng)測(cè)試完畢后會(huì)生成一份完整的測(cè)試報(bào)告。

四

HDMI2.1 Category 3 電纜和連接器測(cè)試

HDMI 2.1引入了新的3類電纜和連接器性能。新的超高速HDMI電纜支持每通道12 Gbps帶寬，以支持未壓縮的HDMI 2.1特性。該電纜還具有非常低的EMI發(fā)射，并向后兼容早期版本的HDMI規(guī)范，因此它可以用于現(xiàn)有的HDMI設(shè)備，下圖是規(guī)范要求的測(cè)試點(diǎn)。

同時(shí)，針對(duì)Cable&Connector的CTS規(guī)范也制定了Cable3的測(cè)試內(nèi)容，分別為Test ID HFR6-1~ 3. 驗(yàn)證測(cè)試連接器是否滿足差分阻抗要求，衰減（差分插入損耗）和衰減-串?dāng)_比（遠(yuǎn)端）的要求。

Test ID HFR6-1： Mated Connector Differential Impedance

Test ID HFR6-2： Mated Connector Attenuation（Differential Insertion Loss）

Test ID HFR6-3： Mated Connector Attenuation to Far-End Crosstalk Ratio

針對(duì)Cable和Connector測(cè)量，Keysight有兩個(gè)推薦的方案：

1. 使用E5080B 4端口網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)量，該產(chǎn)品具有出色的動(dòng)態(tài)范圍、跡線噪聲和溫度穩(wěn)定性，連接方式如下圖：

基于E5080B的HDMI Cable/Connector 測(cè)試方案

由于HDMI2.1共有4對(duì)差分lanes，即8條cable，收發(fā)兩側(cè)共計(jì)16條，E5080B需要重復(fù)連接15次才能測(cè)量所有4條差分lanes，測(cè)試時(shí)間大約90分鐘，但由于E5080B還具有其它非常優(yōu)異的功能，所以仍是業(yè)界廣泛使用的主力解決方案。

2. 另一種解決方案是使用Keysight M937x PXI多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（PXI VNA）。

PXI VNA支持全16端口VNA測(cè)試，僅通過(guò)一次連接即可測(cè)量所有四個(gè)差分lanes。通過(guò)一次連接，該解決方案提供了更可靠的測(cè)試結(jié)果，減少了操作人員的錯(cuò)誤，并增加了系統(tǒng)附件的壽命。測(cè)量可以在大約15分鐘內(nèi)完成。

HDMI cable assembly test setup using the Keysight M937x PXI VNA

關(guān)于連接Cable的TPA夾具，Luxshare，Bitifeye， Wilder均有提供，客戶可自行選擇購(gòu)買。

五

HDMI2.1 Sink端一致性測(cè)試

接收器Sink端主要是電視機(jī)，顯示器，投影儀等設(shè)備，需要使用合成了壓力損傷的測(cè)試信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的 Jitter Tolerance 進(jìn)行測(cè)試。

在HDMI FRL規(guī)范中定義了測(cè)試Sink端的test ID如下：

主要針對(duì)差分電壓的擺幅容忍度，差分對(duì)內(nèi)及l(fā)ane與lane之間的skew，最小Link Rate的容忍度及抖動(dòng)容忍度的測(cè)量。

在實(shí)際操作中，不可能通過(guò)窮舉法進(jìn)行測(cè)試，因此就需要采用標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源設(shè)備發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并合成由規(guī)范定義的標(biāo)定的類型及額度的信號(hào)損傷，如水平方向的抖動(dòng)分量包括隨機(jī)抖動(dòng)（Rj），周期抖動(dòng)（Pj），碼間干擾（ISI）及串?dāng)_信號(hào)等。在測(cè)試過(guò)程中，不僅完全可以按照規(guī)范要求設(shè)定和標(biāo)定各種損傷分量幅度及頻率等參數(shù)，也可以通過(guò)加重?fù)p傷幅度的方法來(lái)檢測(cè)接收端系統(tǒng)的最高容忍度（Tolerance），這一測(cè)試過(guò)程就是 RX 測(cè)試中的抖動(dòng)容限（Jitter Tolerance）測(cè)試，而這一合成了各種損傷的信號(hào)叫做壓力測(cè)試信號(hào)（Stress test signal）。

Keysight HDMI接收器測(cè)試解決方案的核心是基于M8195A AWG和N5991A Bitifeye Software測(cè)試自動(dòng)化軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

M8195A任意波形發(fā)生器（AWG）提供高達(dá)65 GSa/s，25 GHz模擬帶寬，8位垂直分辨率，并在1槽slot模塊中同時(shí)多達(dá)4個(gè)通道。可用于一個(gè)M8197A模塊同步多個(gè)M8195A模塊的情況，延遲精度為±20ps。

在之前的HDMI1.4和HDMI2.1 TMDS測(cè)試中，我們需要人眼觀察color bar來(lái)判斷是否存在異常，如下圖顯示：

之后，N5991A自動(dòng)化軟件會(huì)提示color Bar否是存在異常，根據(jù)工程師的配合后進(jìn)行判讀測(cè)試結(jié)果是否Pass。

而在HDMI2.1 FRL測(cè)量中，不再通過(guò)人眼觀察color Bar，而是通過(guò)EDID/SCDC Controller讀取被測(cè)件芯片寄存器來(lái)查看誤碼率的。

六

HDMI eARC物理層測(cè)試方案

eARC功能使音頻流能夠從HDMI接收器傳輸?shù)较噜廐DMI源/中繼器，以反方向傳輸?shù)揭曨l信號(hào)。eARC特性在H14b音頻返回通道（ARC）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)可以跟上音頻編解碼器的變化，特別是包含新的基于對(duì)象的音頻編解碼器，杜比全景聲 和 DTS：X。

數(shù)據(jù)通道是從source到sink端，但Audio通道是Sink到Source端的，也就是Sink端是eARC的TX，Source端是eARC的RX，通過(guò)HPD 和 Utility pin進(jìn)行傳輸。

Keysight提供基于V， Z和UXR系列示波器，81160A函數(shù)發(fā)生器和BitifEye測(cè)試軟件和分析儀實(shí)現(xiàn)eARC TX和RX一致性測(cè)試。

Keysight 針對(duì)HDMI2.1 eARC 測(cè)試配置

由81160A 函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生差分的數(shù)據(jù)信號(hào)，DSGA（Dynamic Sequencer Generator and Analyzer）設(shè)備產(chǎn)生共模信號(hào)，疊加到差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)上，DSGA與被測(cè)件有鏈路協(xié)商機(jī)制，通過(guò)Common Mode Probing Board 夾具共模提取的端口接到DSGA的端口上，示波器將引入的信號(hào)進(jìn)行眼圖模板的測(cè)試。

小結(jié)

綜上所述，本文簡(jiǎn)單的介紹了HDMI的發(fā)展歷史，詳細(xì)的分析了HDMI2.1 FRL最新版本的變化，著重刨析了HDMI2.1 FRL 測(cè)試內(nèi)容及方法，全面的闡述了HDMI 源端，接收端，傳輸電纜和連接器及eARC全套的解決方案。同時(shí)是德科技提供了完整的HDMI測(cè)試解決方案，這些方案已經(jīng)在實(shí)際中得到驗(yàn)證，表現(xiàn)優(yōu)異。

責(zé)任編輯：haq