HDMI兼容性测试的常见故障分析

2012-11-25 22:06:48来源: 互联网 关键字:HDMI  兼容性  测试
自从HDMI标准于数年前发布以来,这项标准已经得到了广泛的采用。为了贴上HDMI标志,所有HDMI产品都必须通过HDMI兼容性测试(HDMI CT)。

  HDMI兼容性测试的常见故障分析

  几乎所有的设备,包括电视机和DVD机在内,都并非第一次就通过认证测试。其中大多数故障与系统设计和PCB布局布线有关。为了通过HDMI兼容性测试,有时候需要一些特殊的功能。例如,可能需要在来源设备中启用或禁用HDCP(高清内容保护)功能。为了设计符合HDMI标准的产品,IC和系统设计公司以及制造商都必须充分了解HDMI规范和兼容性测试规范(HDMI CTS)。以下列举了最常见的故障以及相应的建议解决办法。

  EDID测试

  来源设备必须支持“增强型DDC”规范,这意味着来源设备必须能够利用“段指针0x60”来读取256字节之后的EDID信息。大部分情况下只有256字节用于EDID,但HDMI兼容性测试要求检查系统能否读取4个模块(128字节/模块),即总共512字节。为了通过HDMI兼容性测试,段指针必须满足这一要求。

  HDMI发送器(Tx)的5V电源

  有些客户利用一个串联电阻或二极管来限制5V输出的电流。在HDMI兼容性测试中,HDMI Tx的5V电源测试要求从+5V电源引脚吸取55mA电流。这可能引起测试失败,因为电源输出必须介于4.8V至5.3V之间才能通过。图1显示,当连接一个10Ω的电阻时,输出降至4.45V,因此没有通过测试。

  

 

  图1 +5V电源 当连接一个10Ω的电阻时,输出降低,导致测试失败

  

 

  HDMI Tx DDC/CEC线测试

  必须正确连接消费电子控制(CEC)线(HDMI连接器的引脚13)。如果系统在设计上不支持CEC功能,设计师可以让该连线悬空。有时候,人们想将CEC线连接到视频信号处理(VIP)芯片的通用I/O来支持未来可能的扩展。这种情况下,设计师必须确保该连接满足HDMI兼容性测试准则,包括使DDC线最大电容小于100pF。

  HDMI来源设备需支持的视频格式

  HDMI规范要求所有的HDMI来源设备必须支持下列格式之一:640480p@59.94/60Hz、720480p@59.94/60Hz¼或720576p@50Hz。设计HDMI来源设备时,有时还必须注意另一个要求:如果来源设备上任何一个YPbPr或其他非压缩数字端口能够支持下列格式,则该设备上的HDMI端口也必须予以支持。

  1280 720p @59.94/60Hz

  1920 1080i @59.94/60Hz

  720 480p @59.94/60Hz

  1280 720p @50Hz

  1920 1080i @50Hz

  720 576p @50Hz

  HDMI来源设备(HDMI Tx)与DVI接收设备(DVI Rx)之间的兼容性

  HDMI规范要求所有的HDMI来源设备与兼容DVI 1.0标准的接收设备兼容。当HDMI来源设备连接到DVI接收设备时,必须满足下列要求:

  • 发送的视频格式为RGB

  • 不发送视频保护频段

  • 不发送数据岛(Data Island)

  当来源设备检测到有接收设备插入时,它应假定接收设备是DVI设备。与此同时,来源设备将检查接收设备的EDID是否包含CEA扩展,以及CEA扩展是否包含具有有效长度的VSDB(供应商专用数据块)。如果都包含的话,来源设备将认定所连接的接收设备是HDMI设备。

  HDMI接收器(Rx)的EDID测试

  该测试的通过率非常低。所以,设计师自己应该熟悉最新HDMI规范的EDID要求。下面列举导致失败的一些常见错误。

  I. 在EDID的前128个字节中,必须提供“监视器距离限制表头”和“监视器名称表头”,这两个表头均为18字节。如果任一个的内容短于18字节,则必须用0x20来填补,并以0xA0结束。

  II.EDID中的“短视频描述符(SVD)”与“能力声明表(CDF)”支持的视频格式不相符。CDF中声明的任何格式都必须在EDID的SVD中列出。

  为了简化系统设计,一些设计师通过一个1K电阻,直接将HDMI输入端的+5V电压连接到HDMI Rx的HPD引脚。在这类设计中,当系统处于待机模式或者交流电源断开时,将无法读取EDID EEPROM,HPD引脚电压可能会保持高电平,这将导致HDMI兼容性测试失败,因为HDMI兼容性测试规范要求在HPD引脚电压为高电平时,必须能够访问和读取EDID,即使断开交流电源或者系统置于待机模式也是如此。在后面的部分中将提出解决这类问题的参考设计。

  HDMI Rx TMDS差分阻抗

  大量设备没有通过这项测试,虽然大多数系统设计师都知道有关输入差分阻抗的要求。绝大多数情况下,系统不能通过这项测试的原因是输入ESD保护器件或EMI扼流圈的寄生电容太大。大部分高速信号ESD防护器件制造商都为客户提供了具有阻抗特性的系统PCB布局布线参考设计。对于该测试,系统PCB布局布线将会影响测试结果。如果失败,用户则要重新设计PCB,这将影响生产进度和产品的上市时间。

  请注意,在HDMI CTS V.1.3中,通过该测试的标准与HDMI CTS V.1.2不一样。与以前的CTS一样,直通连接的阻抗值要求仍然是100Ω±15%,但允许单次偏移的最大值/最小值达到100Ω±25%,不过持续时间短于250ps。

  HDMI Rx DDC/CEC线电容和电压

  这项测试的失败率最高,原因是用于电平转换的MOSFET的电容太高。为了避免失败,建议在DDC线上采用Ciss和Coss小于10pF的MOSFET。

  HDMI Rx CEC线的连通性

  当HDMI系统有多个HDMI输入时,对于非独立的CEC线,HDMI规范要求来自所有HDMI输入(如有)的CEC线能够与一个HDMI输出(如有)相互连通。该测试的CTS要求小于5Ω。即便是不支持CEC的系统,也要求输入CEC线能够互相连通。

  HDMI Rx HPD输出电压

  某些客户使用图2所示的电路来利用HDMI连接器提供的5V电压,并利用VCC为HPD提供所需的5V电压。这就违反了规范的要求,即当HDMI 5V输入为0V时,HPD电压应该高于0V但低于0.4V。解决这一问题的最简单方法是将一个1K电阻串联连接到HPD引脚。图3所示的简单开关电路也能解决问题,其功能是控制HPD引脚,并在下游的接收设备已准备好时通知来源设备,或者决定来源设备是否应该重新启动某些功能,如高清内容保护(HDCP)身份验证。这将大大提高系统兼容性。

  

 

  图2 HPD输出电压

  利用来自HDMI连结器的5V电压和VCC来提供HPD所需的5V电压,这种方式违反了HDMI兼容性测试要求。

  

HPD输出电压

 

  图3 HPD输出电压

  将1 K电阻与HPD引脚串联连接的开关可以解决这个问题。

  HDMI Rx视频格式支持

  这项测试的一个常见故障是某些系统无法满足所有HDMI接收设备都必须能够接收640 480p@59.94/60Hz格式的要求。针对60 Hz视频设计的系统必须能够支持720 480p @ 59.94/60Hz的输入格式,针对50Hz视频设计的系统必须能够支持720 576p@50Hz的输入格式。在ADI实验室测试过的来源装置中,有许多客户都忽略了支持640 480p视频格式的要求。

  对视频格式时序偏差的容错度较小,也是导致测试无法通过的另一个常见原因。该测试覆盖所有支持的视频格式。支持50Hz的系统必须能够容忍49.75Hz至50.25Hz(50Hz 0.5%)之间的时序变化。支持59.94Hz或60Hz的系统必须能够容忍59.64Hz至60.3Hz((59.94Hz "0.5%至60Hz +0.5%)之间的时序变化。

  针对无线中继器的新测试要求

  在最近的6到9个月时间,无线中继设备增长迅速。HDMI Licensing LLC已针对这类无线设备发布了测试指南。如果无线中继器支持高带宽数字内容保护(HDCP),则设备必须按照HDMI中继器的要求进行测试。如果设备不支持HDCP,则设备既可以按照中继器的要求进行测试,也可以按照独立来源和接收设备的要求进行测试。如果无线设备是CEC根设备,则可以不进行“物理地址”测试。

  结束语

  如上所述,为了确保产品符合HDMI规范,通过HDMI兼容性测试是一个基本而且重要的步骤,它还有助于改进不同厂商的产品之间的互通性。针对最常见的HDMI兼容性测试故障提供解决方案,不仅能够为消费电子客户提供高品质的HDMI接口产品,而且有助于他们设计出高兼容性的系统。

关键字:HDMI  兼容性  测试

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1125/article_17729.html
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