选择恰当测试平台简化HDMI设备的调试与验证

被称作DTV革命催化剂的高清多媒体接口(HDMI|0">HDMI)技术即将迎来大规模应用的曙光。在HDMI标准下，内容提供商、系统运营商和消费电子产品(CE)制造商正在展开一场拉力赛。这就使行业关注的重点转向如何证明产品测试与HDMI标准所定义的测试一致。设计和验证工程师需要依靠工具来快速可靠地完成标准所要求的大量测试，从而提高效率。本文介绍了用以确保产品通过验证的HDMI关键测试、复杂HDMI信号测试中存在的挑战，示波器自带测试软件如何能在保证结果可靠的前提下实现效率的飞跃，以及这些软件如何大幅提高测试的自动化程度。

HDMI官方机构于2006年6月公布了1.3版的HDMI规范，其中增加了一些分辨率更高的显示格式，包括1080P这种串行数据率高达3.4 Gb/s的深色显示格式(deep color format)。HDMI 1.3的出台是迄今为止该规范最重大的一次飞跃，而HDMI标准也已成为包括DVD播放器、高清电视机和新型游戏设备在内的诸多高清设备广为采用的接口事实标准。HDMI 1.3中收入了去年底开始出现在消费电子市场并且今年仍将继续大量使用的新型高清音、视频技术。为保证信息传输的可靠性和设备的互通性，该标准还对网络的物理层提出了要求。在HDMI规范[1]和更明确的HDMI一致性测试规范(CTS) [2]中，定义了一系列适用于HDMI物理层的一致性测试。2007年3月，HDMI官方机构又公布了最新的一致性测试规范(CTS V1.3b)文件，其中包括对HDMI V1.3中定义的一些功能的新测试。

HDMI V1.3物理层一致性测试中面临的挑战

要保证被测设备与HDMI CTS 1.3b规范的规定一致，并最终保证HDMI 1.3规范的产品开发成功，必须要有适合高速串行数据的高品质测试与测量仪器和方案。图1给出了HDMI传输系统的主要构成元素-源端、电缆和接收器。当然，测试越详尽越好，但对满足一致性而言，核心的电测试才是最关键的。图1总结了核心测试的一些条目。

根据HDMI CTS 1.3b规范，一套完整的一致性测试方案中需要实时示波器、采样示波器、信号发生器、差分探头和测试夹具。但关键问题是如何选择合适的测试平台来简化设计，并保证新的HDMI设计与新的一致性测试要求相符。为此，工程师们需要利用这些仪器组合出一套完整、灵活的高性价比测试方案。只有组合起一套功能强大的集成测试方案后，才能进行快速眼图绘制和抖动验证，因为这两项功能要求在尽可能短的时间内积累大量波形。而且，为了利用示波器上自带的"一键运行(one-button)"一致性测试软件自动完成复杂的电缆和接收器测试，信号发生器必须工作在一个闭环环路中。

图1：HDMI最小化传输差分信号(TMDS)的逻辑连接以及CTS规范所要求的核心测试。

HDMI一致性测试技术

1．实时示波器

一套完整的HDMI CTS 1.3b测试方案中应包含针对消费电子产品、半导体和电缆制造商的设计与测试工程师使用的高性能硬件与全面的软件。在关键仪器方面，测试HDMI 1.3信号需要带宽至少为8GHz，并且可运行一致性测试软件的实时示波器。

图2是一次利用HDMI一致性测试软件进行HDMI V1.3源端测试得到的结果。同时，为保证全面体现信号特点，CTS 1.3b还规定了捕捉信号所需的最小示波器记录长度。根据该规定，示波器至少应能累积40万个单位时间间隔(或Tbit)来绘制眼图。在16 M/20 M的记录长度下，示波器至少能捕捉40万单位时间间隔的低分辨率信号，或260万单位时间间隔的高分辨率信号。考虑到高达3.4Gbps的数据率，高采样率(高于10GS/s)下示波器的最小记录长度就应大于16M。

图2：HDMI源端一致性测试结果。

任何传输系统最关心的问题都是时钟抖动，抖动测试的目的就是检查并确保时钟信号中没有过多的抖动。例如，占空比抖动测量就是评估时钟确定性抖动的一种很好的方法。CTS规定，在50%的标称占空比附近可以有+10%的变化裕量。但应注意，此处所说的占空比变化是指在大量捕获信号的基础上进行测量得到的结果。因为CTS规定，测量占空比变化至少需要一万个触发波形。这样一来，示波器的触发再准备速率(Trigger re-arm rate)就变成最重要的一个因素。一般情况下，触发再准备速率约为每秒100个波形(wfms/s)。

这可能就意味着信号捕获和测试时间将长到让人难以接受的程度。幸运的是，还有一些精密技术，例如数字荧光示波器(DPO)上的FastAcq技术能够提高触发再准备速率，使其达到30万wfms/s的水平。图3所示就是用FastAcq技术进行时钟占空比测试的情况。图中示波器所表现的信息非常丰富，正是这一点保证了测量的说服力。

图3：利用DPO进行时钟抖动测试。