从LCD转HDMI高清显示异常看信号完整性

　　从LCD转HDMI高清显示异常看信号完整性

　　 Sitara™ AM335x ARM® Cortex™-A8 微处理器是德州仪器 (TI) 推出的目前最便宜的工业处理器系统，高度集成的片上系统使得我们可轻易地对以往基于 ARM9™ 的产品设计进行升级，在保持设计低成本与低功耗的同时，为更稳健的产品添加 3D 互动触摸屏、更高分辨率的显示屏、更快的速度性能以及多个高灵活集成连接选项，集成更多的工业现场总线和控制系统。

　　从11年开始算起英蓓特已经在AM335x这个平台耕耘了5年之久，积累了丰富的设计经验。本案例中的客户为国外一学校客户，客户开始了计算机课程，ARM作为精简指令集处理器的代表进入客户的课程。因此客户找到我们合作，基于AM3358 CPU设计一款超便携式主机平台，客户设计软件系统，采用MicroHDMI输出，方便学生在家进行学习，以下以POCKET3358代替。

　　在实际操作过程中，有个别学生反馈自己的POCKET3358在自家的显示器是黑屏或者闪屏无法正常使用，跟同学换机或者带到学校却可以正常使用。校方跟我们反馈了这个问题，因为现象比较怪异，不像是品质有问题，因此我们联系校方收集问题产品，返回来给我们进行分析。

　　收到问题产品后经过测试，大部分情况下并没有什么问题，但在一台杂牌的显示器上，运行测试客户开发的软件发现有闪屏的现象，发生此现象的POCKET3358在另一台品牌电视机上可以正常显示，说明此问题还是存在的。

　　在一台飞利浦的显示器上，发现也有显示异常，但不是闪屏或者黑屏，具体表现为正常显示的成品显示效果边沿锐利，而出现故障的成品显示边沿有毛刺。

　　正常情况下，显示效果应该如下：

而显示异常的成品，显示效果有如下毛刺存在：

　　遇到这样的现象，首先怀疑线材的原因，因此更换不同品牌不同品质的线材进行测试，发现即使高品质的线材，故障也是依旧，并没有改善或者消失。

　　因为有的样品在测试的杂牌显示器上面会直接黑屏，此时显示器并不会进入休眠状态。因此怀疑是否此时没有信号输出或者输出的信息质量太差，导致显示器无法正常识别内容。此时将一个micrHDMI转接头去除塑胶保护，露出线路及引脚，方便测试。做成如下图所示的测试工具。

　　使用一台高带宽的示波器对HDMI各个数据线上的信号进行测量，并且因为HDMI标准上传输视频和音频数据采用的是差分传输方式，所以使用示波器自带的数学计算功能对HDMI各个通道的正负数据进行"-"运算之后得出HDMI的各个通道的波形。发现HDMI各个通道上都有数据传输，并且波形的质量并不比正常显示的板子波形质量差。

　　在某杂牌电视上出现闪屏问题的POCKET3358进行测量得到如下波形：

出现闪屏的POCKET3358 HDMI CLK信号

出现闪屏的POCKET3358 HDMI TX2信号

　　对显示正常的POCKET3358进行波形抓取后得到如下数据：

显示正常的POCKET3358 HDMI LCK信号

显示正常的POCKET3358 HDMI TX2信号

　　从以上的数据对比，可以发现在某杂牌电视上出现黑屏的样品，在显示器没有显示内容时，其实HDMI正在进行数据输出，时钟CLK的波形并没有显示正常的样品时钟CLK的波形好，可能是由于座子接触问题产导致信号产生了畸变，或者由于芯片硬件本身存在不一致性导致了这样的区别，于是通过更换microHDMI Connector和与显示正常的板子进行芯片对调的方式进行验证，通过多次试验，证明根本原因并不在microHDMI Connector和芯片上。

　　此时似乎已经走到了死胡同里了，问题看起来有点复杂。所以决定先把显示有关的硬件和软件进行仔细排查。首先先把使用示波LCD各个Bit的数据测量出来，看看是否有时序错误或者其他硬件上的原因导致了这个问题。

　　在用示波器探头量取POCKET3358上LCD输出时钟LCD_PCLK的波形时，当示波器探头接触测量点的时候（R45），闪屏故障消失，画面显示正常。而把示波器探头拿开时，故障重现。因此可以断定示波器探头接触时引入某种变量把故障消除。仔细查看示波器的探头参数，发现所使用的示波器探头有3.9pF的等效电容，因此可以认为在测量信号是在LCD_PCLK上并联一个3.9pF的电容之后，不再出现某杂牌电视闪屏问题。由于测量过程无法消除示波器探头的电容效应，因此只能抓取被示波器探头修正后的波形，其波形如下：

出现闪屏的POCKET3358 LCD_PCLK信号

　　测量显示正常的POCKET3358的LCD_PCLK，可以得到如下波形：

正常显示的POCKET3358 LCD_PCLK信号

对比出现闪屏和显示正常的POCKET3358样品测量出来的波形，可以看到正常显示的波形上升