HDMI 测试解决方案
作者：胡海洋，孙灯亮，俞华梁
发布日期：2008-01-22
本文主要围绕HDMI/DVI的应用，介绍了其基本原理及关键测试参数，同时对安捷伦" title="安捷伦">安捷伦针对HDMI/DVI测试的最新的、最完整的测试解决方案进行了详细介绍。
HDMI 背景及特点
HDMI ，即高清晰多媒体接口 (High-Definition Multimedia Interface) ，以极高频宽的基频信号传送高分辨率之数字影音信号。 HDMI 技术是从针对个人计算机数字传输的数字视频接口 (Digital Video Interface ， DVI ) 技术演化而来。事实上， HDMI 在电子特性上与 DVI 完全兼容，且仅需单一电缆就能连结 DVI 与 HDMI 两种不同接口的设备。
HDMI 是由 Silicon Image 联合日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊 (Thomson) 和东芝组成的 HDMI 联盟共同开发而成的。它把高清晰度" title="高清晰度">高清晰度视频与多频道音频信号融合连接在单一数字接口上进行合成处理，并通过一根细小的低成本线缆传输。
与 DVI 技术相较， HDMI 具有非常显著的优势和特点。：
所以说， HDMI 最适合应用于各种 PDP TV 、 LCD 投影机、 DLP 投影机等、以及各种数字电视、 DVD 、各类机顶盒和其它家用消费类 CE 数字电子产品中使用。
| HDMI 可支持的数字视频格式有： | HDMI 支持的数字音频格式有： |
| SXGA ： 1280X1024@85Hz | CD ： 16 位 @32 、 44.1 、 48KHz |
| UXGA ： 1600X1200@60Hz | DVD-VIDEO ： 8 通道数字音频 @96KHz |
| SDTV 标清 ： 480i 、 480p 、 576i 、 576p | DVD-AUDIO ： 1 通道的 24 位 @192KHz |
| HDTV 高清： 720p 、 1080i 、 1080P | Dolby Digital/DTS |
HDMI 市场分析
我们知道 DVI 数字视频接口较早面世，并对一些消费类电子 CE 产品市场产生了一些影响，但由于 HDMI 自身的技术特点和优势，以及各大消费电子厂商（包括索尼 (Sony) 、飞利浦 (Philips) 和松下 (Matsushita) 等）的大力支持和推广，使得 HDMI 大有取代 DVI 之势。
In-Stat/MDR 预测数据表明， 2003 到 2008 年采用 DVI 的产品将以 34.3% 的速度迅速增长，而同期支持 HDMI 的产品的年增长率将以“爆炸性”的速度 462.3% 增长。
根据提供 HDMI 技术授权的 HDMI Licensing 公司的数据，截至 2005 年 10 月 14 日，全球已有 298 家设备制造商采纳 HDMI 标准， 主要是 美国、亚太区、中国、日本和欧洲的线缆 / 连接器、半导体器件、系统和测试设备供应商。 其中北美地区的设备制造商占总数量的 29% ，中国大陆和台湾地区分别占 11% 和 27% ，欧洲、日本和韩国分别占 7% 、 13% 和 8% ，其他地区占 5% 。
从终端产品看，目前全球已经有 5000 万个消费电子设备采用 HDMI 标准，除了 DVD 播放器、机顶盒、 A/V 接收器及音频 / 视频监视器， HDMI 接口还将应用于个人电脑、蓝光驱动器、游戏控制器和便携电子设备等。随着“数字家庭”概念和多媒体（ Media Center PC ）中心的逐渐普及、应用再到流行，上述数字将会进一步成指数增长。
许多不同的标准团体都在其标准中融入了 HDMI ，因而进一步推动了市场对 HDMI 的接受速度。
而且， HDMI 也得到了好莱坞影视制作室、有线电视运营商和卫星运营商也支持。美国电影协会（ MPAA ）目前仅批准了基于防拷贝保护技术 DTCP( 数字传输内容保护 ) 且经由 IEEE1394 接口的编码数据传输和 HDMI ，因此 HDMI 肯定会普及，尤其在美国等西方发达国家。美国联邦通信委员会 FCC 已经规定 2005 年 7 月后在美国生产、销售的家用消费类 CE 电子产品必须要有已经支持宽带数字内容保护 HDCP 的 HDMI 接口。此外， DVD 产业版权保护团体 (DVD CCA) 已经核准以具 HDCP 的 HDMI 作为 DVD 播放 CSS (Content Scramble System) 内容的方式。
所有这些都预示着 HDMI 的光明前景。就目前中国的市场来说，采用 HDMI 接口的消费电子设备制造商越来越多，其数量已从去年 (2005 年 ) 年初的 10 家迅速增加到截至 2005 年 10 月的 32 家，并还在迅速增长，如今康佳、长虹、创维、 TTE 、厦华和海信等家电大厂都已经成为 HDMI 的支持者。这也从侧面反映出，对于国内各种数字电视及其周边的家用消费类 CE 数字电视产品的制造商来说， HDMI 是成为进军欧美国数字电视相应市场的关键。
HDMI 结构
从功能上说， HDMI 接口由 4 部分功能单元组成：
从结构上，下图给出了 HDMI 接口的结构。简单来说 HDMI 接口既不同于并行总线接口，也不同于常见的串行总线。虽然表面上来看， HDMI 接口有些类似串行接口，但是和 SATA 及 PCI-Express 相比，有足够的证据表面 HDMI 是不同于串行接口的。
和 DVI 一样， HDMI 采用并行的 4 Lane 差分信号线，其中 3 个 Lane 是用来传输红、绿、蓝三色数据信号的，传输速率从 250M 到 1.65Gbs 。第 4 个 Lane 用来传送时钟，其时钟频率是数据速率的 1/10 。 数据和时钟的不一致性，使得其不同于常规的总线结构。事实上，由于时钟信号只是用来使 PLL 电路获得本地 Tx 时钟，或者使接收端恢复时钟， HDMI 接口并不关心时钟信号上的抖动大小。因此，带内噪声和时延对系统误码" title="误码">误码的影响是不用考虑的。
对于未来更高清晰度的传输，总线会增加到 7 个差分 lane 。其中 6 个用来传数据， 1 个用来传时钟。在这种配置下， 3 个数据 lane 总成一组传送奇数像素，另外 3 个数据 lane 传送偶数像素。
HDMI 兼容测试标准
为了确保不同制造商所生产的产品具有互操作性，以便让 HDMI 能够吸引更多的消费者，也更容易使用，设备制造商在设计产品初期就应充分了解，并依照 HDMI 标准规格来设计产品。这是令产品兼容于其它 HDMI 规格产品的不二法门。
同时， HDMI 兼容性测试" title="兼容性测试">兼容性测试也为采用 HDMI 规格的业者提供了一个有效的管道，以确保他们所开发的产品能与市面上其它 HDMI 产品兼容。 HDMI CTS 包括 HDMI 兼容性测试的程序，以及建议使用的测试设备。 HDMI 授权测试中心 (Authorized Testing Center ， ATC) 以兼容性测试规格 (CTS) 中所指定的程序与设备来进行 HDMI 兼容性测试。（注：目前的 CTS 标准是 2005 年 8 月 22 日推出的 1.2 版本）
设备制造商亦可以 HDMI CTS 作为标准，自行设立 HDMI 测试实验室，并于产品送至 HDMI ATC 前进行初步测试。事实上，采用 HDMI 规格的设备制造商，若在下列四种类别中各有一项产品通过 ATC 测试，即可自行进行产品兼容性的测试。此四种 HDMI 类别分别为：源装置 (Source) 、接收装置 (Sink) 、中继器 (Repeater) 与电缆 (Cable) 。无论将产品送至 ATC 或是自行设立的测试实验室，每项产品都必须通过 HDMI CTS 中列出的完整测试程序，并且使用 HDMI CTS 中所列出的 设备或同等级设备 。
HDMI CTS 依不同的装置类别而设立不同的测试计划。装置上所有 HDMI 输入与输出都必须进行兼容性的测试。而在每项装置类别中，针对各种待测物 (DUT) 必须执行不同的二级类别测试。针对源装置 (Source) 与接收装置 (Sink) 需测试增强型扩充显示识别数据 (Enhanced Extended Display Identification Data ， E-EDID) 、电子特性、通讯协议、视频、音频与 DVI 兼容性测试。复送器 (Repeater) 测试则包括源装置与终端装置中的所有测试，以及重复输入输出端口和实体地址的测试。电缆 (Cable) 类别则测试其机械与电子兼容性。
? 安捷伦 HDMI 解决方案
针对日益重要的 HDMI 测试市场，安捷伦一方面不断完善自己的测试方案，另一方面也在不断从测试角度向 HDMI 组织提出建设性的改进建议，以使得兼容性测试规格 (CTS) 更具代表性和权威性。目前，安捷伦是可以提供适合于未来 HDMI 标准完整的测试解决方案的测试设备供应商之一。
目前，全球有五家 HDMI 授权测试认证中心 (ATC) ，分别设在 日本大阪 ( 隶属于日本松下 ) 、法国 Caen( 隶属于飞利浦 ) 、美国加州 ( 隶属于 Silicon Image) 、中国深圳 ( 隶属于 Silicon Image) 和上海 ( 隶属于 Silicon Image) 。安捷伦的测试方案已经在隶属于 Silicon Image 的 HDMI ATC 实验室（ San Jose ）安装使用，并在 2006 年 3 月 10 日，在日本松下 HDMI ATC 实验室完成了评估，并获得了好评。
1)误码 / 抖动容限测试平台： 主要 由安捷伦并行误码仪 ParBERT 81250A ，矢量信号源 E4438C 及 N5990A HDMI 一致性测试软件构成。
该平台是完整的 HDMI 误码及抖动容限测试平台。随着速率的进一步增加，以及未来新的高速应用需求的提高，对线缆及接收机（ Sink ）进行误码和抖动容限测试将成为必须。
主要优点 :
2)高带宽示波器： 主要由 DSO80000B 系列示波器、 1130A 或 1160A 系列探头组成。其主要完成源装置（ Source ）发射信号质量的评估。根据 HDMI 测试要求，测试项目如下：
主要优点 :
3)HDMI 测试夹具： 安捷伦近日宣布推出 N1020A 的测试探头 K12 和 K13 选项，该夹具提供的测量带宽大于 6GHz ，上升时间小于 100 ps ，支持 HDMI 审定测试中心的极限要求。该夹具与安捷伦的 Infiniium 示波器或 81250A 误码仪以及 HDMI 发射机一致性测试方案结合在一起使用，就可以测试波形参数（如由 HDMI 符合性测试规范保证的上升时间和数据眼图），或测试接收机的接收性能。
4) HDMI 自动测试软件： N5399A 一致性自动测试软件包有一些特点和优势：
5)TDR 时域反射分析： 安捷伦 54754A 差分 TDR 模块是测试 HDMI 电缆和各种接插件的性能的最佳选择。
主要优点 :
6)PLL/ 抖动分析： HDMI 的的发射机和接收机都是靠 PLL 电路来恢复数据时钟的，因此评价 PLL 的特性，成为了一项关键的测试内容。与采用示波器的其他测试数据抖动的手段相比，测试 PLL 电路的抖动特性要复杂的多。 E5052A 信号源分析仪及 E5001A 抖动分析软件，正是解决这个难题的最佳选择。
主要优点 :