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                玩转HDMI2.1 源端测试之【入门基础篇 好】

                发布时间:2019年08月16日 16:08    发布者:eechina
                关键词: HDMI2.1 , 源端测试 , 示波器
                HDMI2.1源端测试中,示波器模拟了sink的行为,提供了端接电阻和端接电压。EDID 仿真器模拟sink的EDID,提供分辨率/速率信息,HDMI2.0 的EDID仿真器也提供SCDC信息, 完成与source的沟通,使source输出需要TMDS信号。测试项目分为单端信号测试和差分信号测试,对应的连接方式▽分别为单端连接和差分连接,用于采集只留下了一個仙靈之力飽滿单端信号和差分信号,以便完成相那叫老三应的测试项目。
                HDMI1.4b/2.0的测试难点:
                1)        一些方案端接电压再加上自己需要外接电源提供,或者端接电压不可调,无法验证极限情况;
                2)        单端测试和差分测试信号采集需要更改硬件连接,过程繁為什么不要求我出手琐耗时;
                3)        测试信号速率随着分辨率变化,需要手动设置分辨率,测试无法自动化

                这些问题在泰克HDMI2.1 FRL 测试方案中都得到了完美的解决。

                为了北辰星追求更好的视觉效果和体验,人们不满足于4Kp60Hz显示分辨率,也在追求8Kp60Hz和  4Kp120Hz的体验。但是8Kp60Hz 需要的带▂宽约64G(RGB/YCbCr 4:4:4格式),远远超过了HDMI2. 0的支持范围。所以HDMI协会增加HDMI2.1 FRL(Fixed Rate Link)模式,实现接口带宽的增加,满足8Kp60Hz需要。同时需要结合相应的YCbCr 4:2: 0编码和视频压缩 海玉坤臉色一沉技术。

                FRL模式如何实现带宽的增加

                FRL模式增加带宽的常用方法有两种,方法一:提升通道数据∩速率;方法二:速率不变时,增量通道低聲輕吟数量。FRL模式这两种方法都有使用。在保持HDMI物理接口不变的隨后震驚道情况,每个通道◥支持的速率增加到了12Gbps ;另外,原来的TMDS Clock channel重定义为FRL Lane3(时钟嵌入在数据流中); TMDS Data 0/1/2 分别对应FRL lane 0/1/2,如下图所▆示,共计有4个数据通道。这样就实现了最高48Gbps的带宽。信号的编飄渺劍法码方式从TMDS的 8b/10b改变为FRL 16b/18b格式,编码效率更高。

                image001.jpg

                FRL mode 可以分◣为两种模式:3 lanes 澳门金沙手机版模式下, 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 澳门金沙手机版模式下, 支持6/8/10/12 Gbps 四种速率。

                HDMI2.1源端测试

                总的测试项目有9个,如下一個真仙表所示︻,以测试Lane0 为例。
                MeasurementVictim Lane(Lane0)Aggressor Lane(Lane1/2/3)
                HFR1-1: DC Common ModeLTP5LTP6/7/8
                HFR1-2: Vse_Max, Vse_MinLTP5LTP6/7/8
                HFR1-3: TRise, TFall LTP4LTP2
                HFR1-4: Inter pair SkewLTP5LTP6/7/8
                HFR1-5: FRL RateLTP3LTP2
                HFR1-6: Random JitterLTP3LTP2
                HFR1-7: Data lane Eye DiagramLTP5LTP6/7/8
                HFR1-8: AC Common Mode NoiseLTP5LTP2
                HFR1-9: FFE MonotonicityLTP4LTP1
                •        LTP1 – All 1’ pattern                                
                •        LTP2 – All 0’ pattern
                •        LTP3 – Clock pattern                                
                •        LTP4 – 128 zeros followed by 128 ones pattern
                •        LTP5/6/7/8 - Predefined sequence of 4096 FRL characters

                1)        测试信号是固定的码型,测试共定义8种码型Link training pattern 1~8,简写为LTP1~8。不像HDMI1.4b/2.0 ,对码型没有要求。
                2)        测试信号速率是固定的,不需要随分辨率变化魔神憤怒咆哮一聲。
                3)        需要考虑其他lane的干扰,例如HFR1-1项目,测试Lane0时,需要Lane0 发出LTP5 码型, Lane1/2/3 分别发出LTP6/7/8的码型, 测试方法更复杂。

                源端测试的难点解决

                        端接电压的实现
                泰克示波器和探棒,不需要外接电源,本身不仅可以提供标准的3.3V端接电压,用于协会要求的●一致性测试。在用户自定义模式下,还提供可调的端接电压,例如设置3.0V的端接电压,用于验证源端芯片在端接电压变化时的情况。

                image002.png

                        单端和╳差分信号的自动采集
                对应单端项目和差分项目,测试时需ξ要分别采集单端信号和差分信号;在HDMI1.4b/2.0测试中,都是通过差分探棒采集差分信号;手动更改探棒硬件连接后,采集单端信号。更改连接繁琐,无法自 仿佛感到了动化,造成了测试效率低。

                泰克Tri-mode 探棒(三模探棒), 在测试软件◤控制下,交替澳门金沙手机版在单端模式(A-GND和B-GND),无需硬件连接的改变,可以实现8个单端信号的采集,再自动计算差分▓信号,从而实⊙现了全部项目的自动化。除了三模探棒方案外, 泰克还提供两台示波器级联自动化方案,通过8个channel 实现对8个单端信号的同时采集,测试效率更高。

                image003.png image004.jpg
                  
                        解决测试复杂化的问题
                随着速率↘的提升,HDMI规范定义新的均衡技术和cable 模型,也造成了测试过程的复杂化。规范定义两▆种Cable mode: Category 3 Worst Cable Mode(WCM3)和 Category 3 Short Cable Mode (SCM3)。两种均衡: CTLE 1~8 dB和 DFE 1-tap d1 value 25mV。

                image005.png

                在TP1采集信号后,应用 cable 模型,得到TP2位置的㊣波形,再应用参考均衡后得到TP2_EQ位置的波 按照焚世所說形。

                image006.png

                眼图计算方法更为复杂,既要考虑Cable 模型的插入损耗,也要考虑其他数据线引入的串扰。

                泰克方案针对以上情况,优化了○算法, 测试时间短。

                        测试速率和码型自动切换
                以前测试需要手动更改分辨率,才能实现测试信号速率的变更。现在泰克通过一句話卻是讓他臉色變得陰沉無比测试软件与EDID/SCDC模拟器的配↑合,在SCDC(Status and Control Data Channel) offset 0x31中FRL_Rate设置测试信号速率, 在offset 0x41/42中为每个Lane 设置码型。实现了测试需要的速率和码型的自动切换,实现了测试完全自动化,提高了憑著這鎧甲测试效率。

                image007.jpg

                image008.png

                泰克HDMI2.1 FRL自动化方案

                配置一:DPO 70000 SX示波器级联方案。两台DPO 70000 SX示波器,使用UltraSync cable同步级联,可以把8个通道的skew调整到1ps内,确保所有单端信号采集♂的同步性。同时采集8个∴单端信号后,再自动计算生成4对差分信号。 测试过程不需要更改硬件连接, 信号路径衰减這到底是什么人小,测试速度快,效率高。搭配EDID emulator,实现速率和码型的自动切换。

                image009.png

                配置二:DPO70000SX示波器搭』配Tri-mode探棒。利用Tri-mode探棒的特性,在测试软件控還站著十余名玄仙制下,交替澳门金沙手机版在单端模式(A-GND和B-GND),分次完成死亡白骨針竟然都對付不了对8个单端信号的采集。 测试过程也不需要更改硬件连接。连接示意图如下,示波器会对探棒进行自动去嵌,消除探棒对信号的影响。兼顾了成本和效率∑,同样通过EDID emulator实现自动化的测试。

                image010.png

                示波器∏带宽的考量

                在HDMI2.1规范中推荐示波器带宽是23GHz或者以上。出于成本考虑,大家也许会问,16GHz 或者20GHz带宽的示波器可以吗?一方面可以从上城主環宇升时间和带宽的角度来看,HDMI2.1 信号允许的最快上升时间22.5ps(20%-80%)。示波器测量到上升时间可以用如下公式计算:
                image011.png

                示波器带宽16GHz BW20GHz BW23GHz BW33GHz BW
                典型上升时间18ps15ps13ps9ps
                (20%-80%)
                实李飛眼中精光閃爍际测量时间28.8ps27.0ps26.0ps24.2ps
                与实际上升时间差△t6.3ps4.5ps3.5ps1.7ps
                Trise(displayed) -22.5ps
                测量误差比28.10%20.20%15.50%7.70%
                △t/22.5ps

                从上表可以看到带宽越高,上升时间的测量误差就越小。从带宽角度看,示波器的带宽定义是示波器观察到的我能感覺到他在變強正弦波幅度衰减-3dB的频率。在实际测试〓过程中,非正弦波信号需要考虑3次~5次谐波。HDMI2.1 信号速率最高12Gbps,基频是6GHz, 3次谐波频率是18GHz,16GHz带宽的示波器测量到3次谐波ξ 成分会被衰减超过-3dB。另一方面被测HDMI2.1 DUT的FRL最高速【率没有达到上限12Gbps的话,可以按照上面的计算方法实际评估示波器的带宽需求。

                简单来说,为了保证更好的测量精度以及测试的合规性,示波器的带宽越高越好。

                总结

                泰克示∴波器利用通道可调端接电压,Tri-mode 探棒的单端特性/示波器级联特性,以及与EDID/SCDC模拟器配合,实现了HDMI2.1 FRL 源端测试的真正自动化,提高了测试效率。 专门针对FRL信号的优化算法,加快了测试速度。从而帮助客户快速验卐证HDMI2.1 产品, 加速客户产品市场化的过程。

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