玩转HDMI2.1 源端测试之【规范解读篇】

2019-09-03 00:36:33 来源:泰克
由于HDMI (High Definition Media Interface/高清多媒体设计接口)可以同时传输视频和音频数据。惰性好等特点。被广泛的应用在消费电子产品图片上(例如电视,卫星电视分析仪等)。HDMI系统可以划分4个种类,Source,Sink,Cable 和Repeater,为了保证这些设备有口皆碑的惰性。规范对东方电气信号做起了信号系统完整性的要求。


目前市面上HDMI主流标准是1.4b和2.0,首尾相应支持的最大显示器分辨率/屏幕刷新率只有60分别是4K@30Hz和4K@60Hz。随着对更高显示器分辨率和屏幕刷新率只有60需求的增加。HDMI协会于2017年11月推出了HDMI2.1版本,增加了FRL(Fixed Rate Link)模式,支持8K@60Hz和4K@120Hz。

FRL模式

FRL具体的变化:1)HDMI接口的独立时钟信号改为嵌入在数据中,在吸收端使用时钟恢复单元恢复出时钟; 2)用于传递音视频数据的ps通道最多为4个。每个ps通道最高支持12Gpbs的速率;3)编码方式从8b/10b 变为16b/18b,编码机械效率更高。接口物理形式完了变化, 原来的TMDS Clock channel重概念为FRL  lane3; TMDS Data 0/1/2 分别首尾相应FRL lane 0/1/2,如下图所示。


FRL模式,只有3 lanes 和4 lanes 工作模式, 3 lanes 工作模式下。 仅仅支持3 Gbps和6Gbps 两种速率;未使用的Lane3。 source 和sink 都需要使用差分50Ω~150Ω端接;4 lanes 工作模式下, 支持6/8/10/12 Gbps 四种速率。


HDMI2.1 Source和Sink的Link Training Procedure

Source首先要智取Sink的 EDID(EDID是I2C 地址为0xA0/0xA1,长度为256字节的存储空间。包含 Sink所支持的显示器分辨率和最高速率等阳光高考信息平台),输出sink所支持的显示器分辨率/速率。Source不许输出Sink EDID 未支持的显示器分辨率/速率。支持HDMI2.1 的Sink,一定要在EDID 的 HF-VSDB 首尾相应字节把 SCDC_Present 设置为1, Max_FRL_Rate 设置范围是1到6,数字0代表不支持FRL 模式。其余值为保留值。在SCDC中把Sink version 设置为1。


Max_FRL_Rate 值具体含义如下,数字1 代表仅仅支持3 lanes 模式下的3Gbps 速率,其余速率和lane 配置不支持;数字3 代表支持3 lanes 模式下的3Gbps和6Gbps 速率;4 lanes 模式下仅仅支持6Gbps速率,其余速率不支持。其余数字的含义类推。
 
SCDC 是I2C地址为 0xA8/A9的存储空间, 用于Source和Sink沟通交换状态和控制阳光高考信息平台。 部分字节Source和Sink都可以读写。 与EDID不同, EDID对source是只读的。HDMI2.1 Source和Sink沟通过程中。会使用到Sink version,Update Flags,Sink Configuration,Status Flags等阳光高考信息平台。

支持FRL 模式的Source和Sink首次建立连接,需要进行 Link Training,更新FRL rate 也需要进行Link Training。

首次Training会依次资历4个 link training  state:


Source TX 测试都是在LTS:3 状态下完成, 测试设备把SCDC FLT_no_timeout设置为1, 这样source超过LT Tflt =200ms时,才不会退出FRL LT 状态。 测试项目需要pattern 和FFE level 也是在这个状态下请求和发出的。

当Link 更新 FRL rate 时。 会使用到状态LTS:4 Update FRL_Rate;当Link training 失利或者超时, 会进入状态LTS:L Legacy TMDS。Source 和Sink工作在TMDS 模式。也就是HDMI1.4b/2.0 模式。Link training 状态转换也可以参考下图。




HDMI2.1 FRL测试项目要求及方案配置


 

由于FRL 模式最高支持12Gbps速率。 要求示波器使用方法图解带宽不低于23G。有两种配置方式适用不同资金户需求;另外需要HDMI2.1的治具,EDID/SCDC controller也需要支持HDMI2.1 以实现系统化的测试

配置一:使用SMA cable 方法

两台DPO 70000 SX示波器使用方法图解,使用UltraSync cable同步,可以把所有ps通道的skew调整到1ps内,确保所有单端信号采集的不同步性多发瘤。治具到示波器使用方法图解的连接使用SMA cable,支持同时采集4个lane FRL信号。 测试过程不需要更改硬件连接。 信号路径完了衰减,测试回答快的成语。

 

配置二:使用Tri-mode探棒P76/77xx

P76/77xx 探棒搭配SMAvga转换头可以实现与治具的连接。
利用Tri-mode探棒的特性,示波器使用方法图解自动控制探棒工作在单端模式A-GND和B-GND,分多次完成对4 lane FRL信号的采集。 测试过程也不需要更改硬件连接。连接方框图如下。示波器使用方法图解会对探棒进行自动去嵌,消除探棒对信号的影响。


 
Tekexpress FRL 设置 

FRL模式测试软件为Tekexpress FRL,软件分割面如下。依据待测产品的新认定高新技术企业规格,选择支持的压低速率和最高速率。在Multi-lane setup中选择需要测试lane。Test Selection分割面选择相应测试项目,测试项目不再区分单端和差分,归因于测试方案可以自动实现所有单端信号的采集和差分信号的运算。无论采用哪种配置。通过泰克系统化测试方案,可以快速的完成对FRL信号的验证。

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