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高清多媒体接口(HDMI)兼容性设计

我爱方案网| HDMI,HDMICTS,兼容性,CEA-861B| 2011-10-25
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中心议题:
    * HDMI对兼容测试的需求
    * 不同装置的测试分析
解决方案:
    * 来源装置测试
    * 终端装置测试
    * 复送器测试
    * 缆线测试

兼容性测试的背景


事实证明,开放的标准对于电子产业的经济和技术发展都是非常有益的。由于采用技术标准,用户可以用相对低廉的价格享受到先进的产品性能和功能。试想一下, 如果一名顾客发现刚刚购买的烤箱由于和家里的插座不兼容,无法使用,那该多么令人懊恼。所以,对于消费者来说,技术标准非常重要,这能够保证他们日常生活 中的电器产品可以互相兼容,正常运转。
相比20年前,现今对于电子产品标准的需求愈发强烈。

如果没有数字标准,手机之间无法实现数字通信,DVD播放机无法播放高质量图像。不过,无论标准推行者如何努力使自己的标准尽量精确细致,也很难面面俱到 的考虑到每一厂商和每一产品的细微工作特点和方式。同时,即便是对于看似设计完美的标准,不同厂商将其应用到自己的产品中时,也有不同的解读方式。这样的 模糊性导致市场上的产品往往互不兼容,影响消费者对产品的接受,进而影响销售。

为避免这一情况,很多标准都包含了兼容性测试,这就大大增强了电器产品厂商的信心,确信自己的产品可以正常工作。例如,IEEE1394和USB都是这类 接口,均需要产品通过其兼容测试,方可贴有相应标识。

HDMI和兼容测试

高清晰多媒体接口(HDMI)是对基带信号进行数字传输的接口,是基于数字视频接口技术(DVI)发展起来的,DVI技术可以将图像和视频信号从个人电脑 传输到家电显示器上。HDMI和DVI完全兼容,只需将线缆一头安装上DVI连接器,另一头安装上HDMI连接器,便可以实现旧的DVI设备和新型 HDMI设备之间的互连。

与DVI相比,HDMI有许多优点。首先,HDMI可以同时传输视频信号和音频信号。音频信号被压缩成音频样本包 (AudioSamplePacket),通过每个视频传输片段之间的空白间隔进行传输。HDMI既支持压缩音频信号,也支持未压缩音频信号,非常适合运 载MPEG-2、DolbyDigital(AC-3)和DTS等普遍的音频格式,以及立体声和多频道PCM音频。HDMI规格的最新版本1.1还对通过 HDMI传输DVD音频信号的方式做出了定义。

其次,HDMI连接接口相比DVI连接接口更适合消费电子产品。由于DVI同时承载模拟格式和数字视频格式,因此接口体积相对较大。和许多D类连接器一 样,DVI接口需要用螺丝刀才能固定。HDMI接口体积很小,通过摩擦连接,消费者可以轻易安装到DVD播放机、机顶盒及电视机上。

HDMI还有许多其他优势。例如,可以通过HDMI接口将目前音频和视频格式的信息传输到演示设备上。演示设备可以利用这一信息自动调节视频解析度、画面 比例和音频解码格式,从而更好的配合输入信号。

当HDMI联盟创始成员定义HDMI标准时,他们认识到,兼容测试对于标准至关重要,这有利于帮助消费者建立信心,相信不同的HDMI设备也可以互通协 作。因此,伴随HDMI规格一起发展出了HDMI兼容测试规格(CTS)。

值得电子产品设计者注意的是,根据HDMI规格设计产品可以制造出完全可互通操作的HDMI产品,而根据HDMICTS设计产品则可以避免那些容易使产品 出错的设计。

HDMICTS

HDMICTS为采用HDMI规格的业者、开发能与市面上其他HDMI产品互通的指南。HDMICTS包含用来测试HDMI兼容性的程序与建议使用的测试 设备。HDMI授权测试中心(ATC)以CTS文件中所指定的做法与设备,执行CTS测试。

制造商能以HDMICTS作为指南,自行设立HDMI测试实验室,在提交产品至HDMIATC前进行初步测试。事实上,采用HDMI规格的业者,一旦每种 类别都在ATC有一项产品通过测试,即可自行测试产品。此4种HDMI类别为来源装置(source)、终端装置(sink)、复送器 (repeater)与缆线(cable),如表1所述。无论提交至ATC或是自行测试实验室,每项产品都必须通过HDMICTS文件中的完整测试程序, 并且必须使用HDMICTS中所列出的设备(或其同等设备)。



对于不同的分类设备,HDMICTS分别有着不同的测试规定。每部设备上的每个HDMI输入和输出接口都必须通过完成详细的兼容性测试。而且,在每项产品 分类之中,还分设了许多不同的二级类别,用于待测设备(DUT)。Source和Sink类别中的产品测试包括“扩展演示识别数据(EDID)”、电子、 协议、音频和视频之间的兼容性,以及DVI互操作性。Repeater测试包括了Source和Sink类别中的所有测试,同时还包括了对重复输入输出端 口(RepeatedInputandOutputPorts)和物理寻址的测试。Cable类别包括对机械和电子兼容性的测试。

 


来源装置测试

所有HDMI终端装置都必须要有VESA的增强扩展显示识别数据结构,并可从HDMI的增强显示数据信道(E-DDC)读取以上资料。EDID结构必须完 全与VESA以及CEA-861B标准兼容。

来源装置的HDMI通信协议测试,确定被测设备数据流在ControlPeriods、DataIslandPeriods与VideoPeriods 中,包含有效的编码序列,而且DUT在规定期间传送ExtendedControlPeriod。来源装置通信协议测试也验证DUT仅传送允许的封包类 型。HDMICTS指定的视频测试,验证来源装置与终端装置,支持HDMI规格中所有必要的视频格式与时脉。

在其他任何输出接口支持色差格式时,也应测试来源装置是否支持YCbCr4:2:2与4:4:4像素编码,以及是否强制支持RGB4:4:4像素编码。 CEA-861B定义的视频格式之所有像素数目、行数与像素时脉频率都必须符合标准的规格,并以兼容性测试验证此点。

对HDMI来源装置DUT所做的最基本测试是决定是否支持音讯。若以其他输出支持音讯,则DUT必须支持HDMI的音讯。当建立音讯支持,便会测试DUT 以验证音讯封包中的字段是否符合HDMI规格。测试确定音讯Layout类型(0或1)以及封包中其他字段是否正确无误。

最终,来源装置测试确定DVI的互通性。DUT不可传送任何HDMI指定数据(VideoGuardBand或DataIsland)至EDID内不含 HDMIVSDB之终端装置。

终端装置测试

终端装置EDID测试验证DUT是否包含可透过DDC读取的有效EDID。额外的测试验证EDID1.3block与基本EDIDExtension处理 正确,且CEATimingExtension格式正确。在终端装置电子测试方面,需测试DUT是否符合TMDS接口正常运作所须的所有规格。

对于终端装置而言,通信协议测试可确定DUT能在最短ControlPeriods与数据串流同步,且DUT可接收所有指定的封包类型。

进行终端装置音讯测试可使用下列几种音频/视频格式组态。
强制视频格式与最大可能取样频率音讯样本封包的音频格式;
最低行频率的所有视频格式与最大可能取样频率音频样本封包的音讯格式;
该产品最大可能取样频率的音频格式,以及要承载这种音频格式所需的任何视频格式。

所有HDMI终端装置必须能支持DVI兼容的来源频号。DVI互通测试确定终端装置DUT可接收无HDMI特定数据的DVI信号,并且能正常显示视频。

复送器测试

由于HDMI复送器可能包含多种来源装置与终端装置的功能,每个来源装置与终端装置都要分别验证以确定其运作正常。然后以额外的测试决定复送器特定功能是 否运作正常。

第一个测试确定复送器的一个输出埠,是否能针对所有HDMI输入埠以产生正确的HDMI信号。针对所有HDMI输出埠重复此作法,直到所有输出埠都确定能 运作。

若复送器不需任何HDMI输入信号即可产生输出信号,那就把它当成来源装置进行测试,以确定其正常运作。但如欲进行HDMI输入埠测试,需将配有扬声器的 HDMI兼容显示器连接到HDMI输出端口上。然后将测试信号输入,以验证在每个输出皆能正常产生音讯与视频。

若复送器不需将信号传送给HDMI输出即可产生输入信号,那就将它当成终端装置,以上述终端装置测试一节中的作法,确定其正常运作。最终复送器测试确定 DUT对连接到它的所有来源装置,都能提供正确的实体地址。所有输出都连接至EDID仿真器,如此可确定上游的实体地址正确。

缆线测试

HDMI缆线设计在开始时,必须先选取HDMI兼容的接头。HDMICTS要求进行接头兼容性测试。这些测试量测接头的机械尺寸是否符合HDMI规格,然 后以ANSI/EIA364测试判断接头是否坚固耐用。

缆线需测试其与HDMICTS机械及电子规格的兼容性。机械测试确定每个接头的成型在HDMI规格指定的范围内。

电子测试分为必要测试与选用测试。必要电子测试确定缆线按照HDMI规格正确接线,且缆线的表现在最大频宽信号通过缆线传送时,还能产生兼容的眼图。

选用的参数测试包括差动对内延迟差、差动对间延迟差、远程干扰、衰减与差动阻抗量测,据此确定缆线是否兼容于HDMI规格中的建议参数。

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