HDMI接口硬件测试.docx

HDMI 接口硬件测试目录 Table of Contents1 综述2 HDMI的应用优势2.1音视频融合2.2良好的兼容性2.3出色的抗衰减能力2.4支持更多原色色深HDMI物理接口3.1Type A3.2Type B3.3Type C3.4HDMI电气特性及要求3.4.1 TMDS 概述3.4.2 TMDS系统运行条件及测试特性3.4.3 HDMI 源端 TMDS 特性3.4.4 HDMI接收端TMDS特性3.4.5 传输系统TMDS特性3.4.6 +5V 电源3.4.7 DDC 信号3.4.8 热插拔检测信号3.4.9 CEC 信号4 HDMI的信号传输原理4.1 视频数据周期4.1.1 视频支持格式4.1.2 象素编码和色彩深度4.2 数据孤岛周期4.3 控制周期HDMI数字版权保护系统HDMI测试方案6.1 测试仪器要求6.1.1 测试夹具（TAP）6.1.2 抖动/眼图分析仪6.1.3 数字示波器6.1.4 探头和线缆6.1.5 信号发生器6.2 TDSHT3软件介绍6.3 源端测试6.3.1数据眼图6.3.2时钟抖动6.3.3时钟占空比6.3.4过冲/下冲6.3.5上升下降时间6.3.6 对间偏移6.3.7 对内偏移6.3.8 低电平输出电压6.4 接收端测试641 抖动容限6.4.2 最/小最大差分摆幅容限643 对内偏移6.4.4 差分阻抗6.5 Cable 测试6.5.1数据眼图表目录 List of Table表 1 HDMI 源端 DC 特性表2 HDMI源端AC特性 17表3接收端设备DC特性 9表4接收端设备AC特性 19表5 HDMI接收端阻抗特性表6传输系统TMDS参数表 7 +5V电压管脚电压要求22表8 DDC链路最大电容要求2表 9 DDC链路上拉电阻要求2表10热插拔电气特性要求2表 11传输期间传输类型和编码类别26表 12 HDMI支持的分辨率和帧频 28表13前导码对应的每个数据周期类型32表 14 TMDS接收同步建立时间和扩展周期参数32 表 15 HDMI接口硬件测试内容35图目录 List of Figures图1左边是插座，右边是插头 图2 Type A信号定义图3左边是插座，右边是插头图4 Type B信号定义图5左边是插座，右边是插头图6 Type C信号定义图7 TMDS差分对结构示意图图8差分信号的单端电平和差分电平图9 TMDS链接测试点图10均衡器公式及增益图11源端测试示意图图12源端测试信号眼图模板图13接收端测试示意图图14接收端测试眼图模板图15传输系统测试示意图图16类一传输衰减限制图17类二铜线传输衰减限制图18 HDMI信号流框图图19 HDMI支持的音频格式图20 720x480的数据传送周期图21默认象素编码：RGB 4:4:4, 8bits/分量 图 22 YCBCR 422 分量图23 8位YCBCR 4:4:4格式映射图24 TMDS周期与编码类型图25数据岛前导码和保护码图26视频数据周期中的前导码图27测试点示意图图28安捷伦提供的HDMI测试夹具图29 TMDS眼图测量框图图30 TMDS抖动测量框图HDMI 接口硬件测试规范关键词：数字高清、HDMI、TDSHT3、测试摘 要:本文介绍了数字高清技术的特点及业界与高清相关的接口，详细分析了HDMI接 口标准规范，从中总结和提取出了硬件特性要求和测试要求，同时介绍了HDMI的帧结构, 最后介绍了使用TDSHT3软件进行HDMI接口测试的过程。

综述随着音视频产品和格式的发展，特别是 HDTV 产品日益被普通消费者所接受， 高清格式节目所带来的大量数据的传输压力、更多的高保真声道导致的布线混 乱，以及日益重要的高清音视频节目版权保护，都向技术发展提出了新的需求 目前，主流数字家电的接口规范只能传输压缩或者未压缩数字视频信号，音频信 号需要单独的接口进行连接，这在使用过程中给普通消费者带来不便1998年9 月，intel在器开发者论坛(intel developer forum)上宣布成立数字显示工作小组 并于1999年4月提出了 DVI(digital visual interface)成为计算机和电视可以共 用的显示设备接口DVI的出现，正式提供了数字输出一数字输入的快捷方案 由于数字传输的诸多优势，PC显示卡和显示器都逐渐改成以DVI为主要输出输 入接口但是DVI接口仅仅保持在视频信号的处暑方面，并没有包括音频信号 的传输本世纪初，在Holly Wood大多数影音工作室、制片商、众多注明电视节目供应 商、有线电视工业界以及大多数消费电子制造商的认同下，有Silicon Image倡导, 联合 Sony、 Hitachi、 Panasonic、 PHILIPS、 THOMSON(RCA)、 Toshiba 等数家 注明消费电子制造商成立的工作组共同开发，并签署协议认可推出了高清晰度数 字多媒体接口 HDMI ( High—Definition Digital Multimedia Interface )接口标准， 并于 2002年12月正式公布了 HDMI Version 1.0规范。

该接口退出后不久， DVD 论坛于2003年10月批准HDMI为标准信号传输制式之一2004年5月HDMI 1.1 规格发布，2005年8月又推出了 1.2标准，2005年12月推出了 1.2a标准2006 年6月推出了现在使用 HDMI 1.3 标准HDMI 的应用优势 足够的带宽需求：数字高清的数据量和传输量是非常巨大的，连接信号源与接收 端的数据接口和线缆必须能提供大于数字高清视频播放所要求的带宽 HDTV 1080P高清模式所需要的数字带宽在2.0Gbps —2.2Gbps (1920X 1080*24bitX 30frameX1.4经验常数)，算上8声道(7.1音响系统)的音频传输需求，总的 带宽需求也没有超过4Gbps而HDMI 1.0标准可以在HDMI接口间提供5Gbps, 完全能够满足高清格式数据的传输要求随着标准的升级，将来能够提供更高的 带宽，现在的1.3标准最高可以达到10Gbps音视频融合通过 HDMI 接口我们可以直接欣赏到数字高清所带来的震撼效果，而不用分开 来传输音频和视频，HDMI接口也是现在唯一能提供音视频同时传输的数字高清 传输接口音视频的融合大大简化了我们连接影音设备的工程。

连接一个7.1 声 道的音响系统我们需要8条音频线而HDMI接口只要一根线就所有工作都搞 定，面对这么简单的连线，谁不愿意使用这么方面的东西呢良好的兼容性现在的设备提供DVI接口的远多于HDMI接口的为了节省成本和顺利推行 HDMI接口，HDMI接口完全是兼容DVI接口（接口信号定义兼容，只是采用 了不同的接口封装），通过DVI-HDMI接口转接器，就可以方便的使用HDMI 接口了出色的抗衰减能力HDMI在数据传输方面有着出色的抗衰减能力，这使得它在长距离传输上比DVI 等方式更具优势普通HDMI线与高价HDMI线性能表现类似（只要通过测试 合格），HDMI没有指定长度限制，但是一般的线缆厂商提供的HDMI铜线都在 15M 以内，一方面有良好的可靠性保证，一方面价格比较利于消费者接受这 个距离也远远超过DVI所能保证的5M的距离支持更多原色色深DVI由于产生于PC平台，其支持的原色的色深受限于True Color的24bit,而现 在的数字电视要求的是36bit高逼真画面，即要求三原色各自有12bit数字视频 信号目前，DVI无法满足这种要求，而HDMI则可以支持12bit数字视频信号。

HDMI的出现使我们可以欣赏到色彩层次更加丰富，暗影细节更多的画面HDMI 物理接口HDMI物理接口总共有三种类型：Type A/B/CType A接口携带所有的HDMI信号，包括单一的TMDS LINKType B连接 器比 Type B稍微大一些，携带了两个TMDS LINK，一般用于相对要求较高的计算机显示方 面Type C是mini HDMI接口，包括一个TMDS link，在尺寸上面比Type A 小, 所携带的信号和Type A是一样的接口分为插座（RECEPTACLE）和插头（PLUG），插座放置在单板上，插头 则是HDMI线缆的接头下面是三种类型的插座和插头的机械尺寸和外貌Type A图 1 左边是插座，右边是插头图2 Type A信号定义Type B图 3 左边是插座，右边是插头图 4 Type B 信号定义Type C图 5 左边是插座，右边是插头图 6 Type C 信号定义HDMI 电气特性及要求HDMI的电气特性是与TMDS信号特性相关，同时也与TMDS时钟相关，其中 的接口测试是根据传输的不同阶段而分段测试，最后组成一个完整的测试TMDS 概述TMDS差分结构示意图如图7所示OTMDS技术利用电流驱动产生低电压差分信 号，在接收端通过DC耦合形成传输，传输链路的参考电压AVcc设置差分信号 的高电平，低电平由HDMI源的电流和接收端的终端匹配电阻决定，终端电阻 RT和传输线的特性阻抗Zo必须匹配，一般选择50欧姆。

图 7 TMDS 差分对结构示意图差分线的单端信号高电平是AVcc，低电平是Vswing，而差分信号的摆幅就是 2*Vswing，高电平是正的Vswing，低电平是负的Vswing，如图8所示：图 8 差分信号的单端电平和差分电平TMDS信号的测试点如图9所示，TP1是用于测试HDMI的源端输出，TP2是用 于测试接收端输入，TP1和TP2结合用于测试传输电缆图 9 TMDS 链接测试点TMDS 系统运行条件及测试特性终端供电电压AVcc： 3.3V±5%；终端匹配电阻RT： 50ohms±10%所有的 TMDS 时钟和数据信号的抖动特性都与一个理想的恢复时钟相关，这个 恢复时钟用在测试TMDS信号眼图的时候做触发源，这个触发源用一个PLL来 实现，带有-3dB带宽为4MHz的低通滤波器另外通常高速串行总线都有加重和预加重，在HDMI接口采用传输线均衡器来 实现，从而改善传输性能，在接收端能够有一个比较理想的眼图图 10 均衡器公式及增益HDMI 源端 TMDS 特性HDMI需要一个DC耦合TMDS连接，源端测试示意图如图10所示，AVcc为3.3V图 11 源端测试示意图源端设备应满足DC特性，如表1：HDMI 源端 DC 特性ItemValue单端输出停靠电压，VOFFAVcc±10mV单端输出摆放电压，Vswing400mV W Vswing W 600mV单端输出高电平，VH如果接收端支持TMDS时钟 W165MHz，则为 AVcc±10mV； 如果接收端支持TMDS时钟>165MHz, 贝 V 为 (AVcc-200mV)165MHz, 贝 V 为 (AVcc-700mV)