HDMI兼容性設計

兼容性測試的背景

事實證明，開放的標準對于電子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟和技術發(fā)展都是非常有益的。由于采用技術標準，用戶可以用相對低廉的價格享受到先進的產(chǎn)品性能和功能。試想一下，如果一名顧客發(fā)現(xiàn)剛剛購買的烤箱由于和家里的插座不兼容，無法使用，那該多么令人懊惱。所以，對于消費者來說，技術標準非常重要，這能夠保證他們?nèi)粘Ｉ钪械碾娖鳟a(chǎn)品可以互相兼容，正常運轉(zhuǎn)。

相比20年前，現(xiàn)今對于電子產(chǎn)品標準的需求愈發(fā)強烈。如果沒有數(shù)字標準，手機之間無法實現(xiàn)數(shù)字通信，DVD播放機無法播放高質(zhì)量圖像。不過，無論標準推行者如何努力使自己的標準盡量精確細致，也很難面面俱到的考慮到每一廠商和每一產(chǎn)品的細微工作特點和方式。同時，即便是對于看似設計完美的標準，不同廠商將其應用到自己的產(chǎn)品中時，也有不同的解讀方式。這樣的模糊性導致市場上的產(chǎn)品往往互不兼容，影響消費者對產(chǎn)品的接受，進而影響銷售。

為避免這一情況，很多標準都包含了兼容性測試，這就大大增強了電器產(chǎn)品廠商的信心，確信自己的產(chǎn)品可以正常工作。例如，IEEE 1394和USB都是這類接口，均需要產(chǎn)品通過其兼容測試，方可貼有相應標識。

HDMI和兼容測試

高清晰多媒體接口（HDMI）是對基帶信號進行數(shù)字傳輸?shù)慕涌冢腔跀?shù)字視頻接口技術（DVI）發(fā)展起來的，DVI技術可以將圖像和視頻信號從個人電腦傳輸?shù)郊译婏@示器上。HDMI和DVI完全兼容，只需將線纜一頭安裝上DVI連接器，另一頭安裝上HDMI連接器，便可以實現(xiàn)舊的DVI設備和新型HDMI設備之間的互連。

與DVI相比，HDMI有許多優(yōu)點。首先，HDMI可以同時傳輸視頻信號和音頻信號。音頻信號被壓縮成音頻樣本包（Audio Sample Packet），通過每個視頻傳輸片段之間的空白間隔進行傳輸。HDMI既支持壓縮音頻信號，也支持未壓縮音頻信號，非常適合運載MPEG-2、Dolby Digital（AC-3）和DTS等普遍的音頻格式，以及立體聲和多頻道PCM音頻。HDMI規(guī)格的最新版本1.1還對通過HDMI傳輸DVD音頻信號的方式做出了定義。
其次，HDMI連接接口相比DVI連接接口更適合消費電子產(chǎn)品。由于DVI同時承載模擬格式和數(shù)字視頻格式，因此接口體積相對較大。和許多D類連接器一樣，DVI接口需要用螺絲刀才能固定。HDMI接口體積很小，通過摩擦連接，消費者可以輕易安裝到DVD播放機、機頂盒及電視機上。

HDMI還有許多其他優(yōu)勢。例如，可以通過HDMI接口將目前音頻和視頻格式的信息傳輸?shù)窖菔驹O備上。演示設備可以利用這一信息自動調(diào)節(jié)視頻解析度、畫面比例和音頻解碼格式，從而更好的配合輸入信號。

當HDMI聯(lián)盟創(chuàng)始成員定義HDMI標準時，他們認識到，兼容測試對于標準至關重要，這有利于幫助消費者建立信心，相信不同的HDMI設備也可以互通協(xié)作。因此，伴隨HDMI規(guī)格一起發(fā)展出了HDMI兼容測試規(guī)格（CTS）。

值得電子產(chǎn)品設計者注意的是，根據(jù)HDMI規(guī)格設計產(chǎn)品可以制造出完全可互通操作的HDMI產(chǎn)品，而根據(jù)HDMI CTS設計產(chǎn)品則可以避免那些容易使產(chǎn)品出錯的設計。

HDMI CTS

HDMI CTS為采用HDMI規(guī)格的業(yè)者、開發(fā)能與市面上其他HDMI產(chǎn)品互通的指南。HDMI CTS包含用來測試HDMI兼容性的程序與建議使用的測試設備。HDMI授權測試中心（ATC）以CTS文件中所指定的做法與設備，執(zhí)行CTS測試。

制造商能以HDMI CTS作為指南，自行設立HDMI測試實驗室，在提交產(chǎn)品至HDMI ATC前進行初步測試。事實上，采用HDMI規(guī)格的業(yè)者，一旦每種類別都在ATC有一項產(chǎn)品通過測試，即可自行測試產(chǎn)品。此4種HDMI類別為來源裝置（source）、終端裝置（sink）、復送器（repeater）與纜線（cable），如表１所述。無論提交至ATC或是自行測試實驗室，每項產(chǎn)品都必須通過HDMI CTS文件中的完整測試程序，并且必須使用HDMI CTS中所列出的設備（或其同等設備）。

對于不同的分類設備，HDMI CTS分別有著不同的測試規(guī)定。每部設備上的每個HDMI輸入和輸出接口都必須通過完成詳細的兼容性測試。而且，在每項產(chǎn)品分類之中，還分設了許多不同的二級類別，用于待測設備（DUT）。Source和Sink類別中的產(chǎn)品測試包括“擴展演示識別數(shù)據(jù)（EDID）”、電子、協(xié)議、音頻和視頻之間的兼容性，以及DVI互操作性。Repeater測試包括了Source和Sink類別中的所有測試，同時還包括了對重復輸入輸出端口（Repeated Input and Output Ports）和物理尋址的測試。Cable類別包括對機械和電子兼容性的測試。

來源裝置測試

所有HDMI終端裝置都必須要有VESA的增強擴展顯示識別數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并可從HDMI的增強顯示數(shù)據(jù)信道（E-DDC）讀取以上資料。EDID結(jié)構(gòu)必須完全與VESA以及CEA-861B標準兼容。

來源裝置的HDMI通信協(xié)議測試，確定被測設備數(shù)據(jù)流在Control Periods、Data Island Periods與Video Periods中，包含有效的編碼序列，而且DUT在規(guī)定期間傳送Extended Control Period。來源裝置通信協(xié)議測試也驗證DUT僅傳送允許的封包類型。HDMI CTS指定的視頻測試，驗證來源裝置與終端裝置，支持HDMI規(guī)格中所有必要的視頻格式與時脈。

在其他任何輸出接口支持色差格式時，也應測試來源裝置是否支持YCbCr 4:2:2與4:4:4像素編碼，以及是否強制支持RGB 4:4:4像素編碼。CEA-861B定義的視頻格式之所有像素數(shù)目、行數(shù)與像素時脈頻率都必須符合標準的規(guī)格，并以兼容性測試驗證此點。

對HDMI來源裝置DUT所做的最基本測試是決定是否支持音訊。若以其他輸出支持音訊，則DUT必須支持HDMI的音訊。當建立音訊支持，便會測試DUT以驗證音訊封包中的字段是否符合HDMI規(guī)格。測試確定音訊Layout類型(0或1)以及封包中其他字段是否正確無誤。

最終，來源裝置測試確定DVI的互通性。DUT不可傳送任何HDMI指定數(shù)據(jù)(Video Guard Band或Data Island)至EDID內(nèi)不含 HDMI VSDB之終端裝置。

終端裝置測試

終端裝置EDID測試驗證DUT是否包含可透過DDC讀取的有效EDID。額外的測試驗證EDID 1.3 block與基本EDID Extension處理正確，且CEA Timing Extension格式正確。在終端裝置電子測試方面，需測試DUT是否符合TMDS接口正常運作所須的所有規(guī)格。

對于終端裝置而言，通信協(xié)議測試可確定DUT能在最短Control Periods與數(shù)據(jù)串流同步，且DUT可接收所有指定的封包類型。

進行終端裝置音訊測試可使用下列幾種音頻/視頻格式組態(tài)。

• 強制視頻格式與最大可能取樣頻率音訊樣本封包的音頻格式；
  
• 最低行頻率的所有視頻格式與最大可能取樣頻率音頻樣本封包的音訊格式；
  
• 該產(chǎn)品最大可能取樣頻率的音頻格式，以及要承載這種音頻格式所需的任何視頻格式。

所有HDMI終端裝置必須能支持DVI兼容的來源頻號。DVI互通測試確定終端裝置DUT可接收無HDMI特定數(shù)據(jù)的DVI信號，并且能正常顯示視頻。

復送器測試

由于HDMI復送器可能包含多種來源裝置與終端裝置的功能，每個來源裝置與終端裝置都要分別驗證以確定其運作正常。然后以額外的測試決定復送器特定功能是否運作正常。

第一個測試確定復送器的一個輸出埠，是否能針對所有HDMI輸入埠以產(chǎn)生正確的HDMI信號。針對所有HDMI輸出埠重復此作法，直到所有輸出埠都確定能運作。

若復送器不需任何HDMI輸入信號即可產(chǎn)生輸出信號，那就把它當成來源裝置進行測試，以確定其正常運作。但如欲進行HDMI輸入埠測試，需將配有揚聲器的HDMI兼容顯示器連接到HDMI輸出端口上。然后將測試信號輸入，以驗證在每個輸出皆能正常產(chǎn)生音訊與視頻。

若復送器不需將信號傳送給HDMI輸出即可產(chǎn)生輸入信號，那就將它當成終端裝置，以上述終端裝置測試一節(jié)中的作法，確定其正常運作。最終復送器測試確定DUT對連接到它的所有來源裝置，都能提供正確的實體地址。所有輸出都連接至EDID仿真器，如此可確定上游的實體地址正確。

纜線測試

HDMI纜線設計在開始時，必須先選取HDMI兼容的接頭。HDMI CTS要求進行接頭兼容性測試。這些測試量測接頭的機械尺寸是否符合HDMI規(guī)格，然后以ANSI/EIA 364測試判斷接頭是否堅固耐用。

纜線需測試其與HDMI CTS機械及電子規(guī)格的兼容性。機械測試確定每個接頭的成型在HDMI規(guī)格指定的范圍內(nèi)。

電子測試分為必要測試與選用測試。必要電子測試確定纜線按照HDMI規(guī)格正確接線，且纜線的表現(xiàn)在最大頻寬信號通過纜線傳送時，還能產(chǎn)生兼容的眼圖。

選用的參數(shù)測試包括差動對內(nèi)延遲差、差動對間延遲差、遠程干擾、衰減與差動阻抗量測，據(jù)此確定纜線是否兼容于HDMI規(guī)格中的建議參數(shù)。