HDMI兼容性测试的常见故障分析
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。
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。
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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。
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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
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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)
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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。
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hdmi rx hpd输出电压
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图2 hpd输出电压
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图3 hpd输出电压
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hdmi rx视频格式支持
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结束语
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