HDMI产品设计和兼容测试常见问题与解析

HDMI组织规定HDMI产品必须通过HDMI CT才能打上HDMI商标。同类产品中的后续产品也应通过自测试。业界极力推荐厂商在将产品送测前先做预测试以节省时间和金钱。Analog Devices (ADI) 分别在美国的绿堡、东京、台湾和北京设立了四家预测试中心。这些中心可以为客户提供有关源端和接收端设备的全部测试项目，甚至在测试现场帮助客户更改器件和线路以验证修改方案的可行性。这些措施是为使用ADI产品的客户提供更好的服务，缩短客户产品上市的时间，提高客户产品的稳定性。我们的目标是凡是通过我们预测的系统都能通过正式测试。到目前为止我们完全达到了此目标。基于上百次测试过程中积累的经验，下面我们将总结和讨论客户在HDMI测试中最常遇到的问题，典型测试项目失败的原因和可能的修改方案。

HDMI兼容测试常见问题与解析：

绝大多数测试客户在第一次测试的时候都会或多或少的在一些测试项目上失败。其实跟芯片相关的一些电气性能测试，比如“Jitter Tolerance”等，芯片厂商都已经在芯片设计阶段考虑到如何保证通过这些测试项目。所以客户需要特别注意一些跟系统设计相关的问题，以及为配合测试所设计的功能，例如源端设备(Tx)需要提供可以将HDCP（High Definition Content Protection）关闭和打开的选项等。以下结合客户测试常遇到的问题对一些测试项目加以说明，希望能够帮助读者在设计阶段就避免这些问题。

源端测试(Tx)

EDID 相关的测试

对于HDMI源端设备要求必须支持“Enhanced DDC”协议，即读取接收端设备的EDID信息时可以使用段指针0x60读取首256字节以后的信息。虽然现在绝大多数客户使用256字节的EDID信息，但是HDMI测试时候会检测读取4个块（每块128个字节），即512字节信息的能力。是否存在多块信息可以从EDID内容的0x7E地址获知。客户自己测试时往往只测试对前256字节的支持能力，而忽略了对段指针的要求。

+5V电源输出

有些客户习惯性地在HDMI输出端口的电源输出通路上串联电阻，起到限流的作用。但在HDMI Tx 的测试中会接一个吸取55mA电流的负载，然后测试输出电压，要求电压在4.8V和5.3V之间。例如图1所示例子中串接了一个10欧姆的电阻，结果造成输出电压为，5－10x0.055 = 4.45V < 4.8V，此项测试失败。

图1: +5V Power

有关的 DDC/CEC 测量

客户在处理HDMI端口的消费类电子产品控制(CEC)管脚时，即HDMI端口的第13管脚，如果其产品不支持CEC功能，可以将此管脚悬空。但往往是客户的产品虽然不支持CEC功能，还是将此管脚连接到了主处理芯片的通用管脚上，已备今后扩展使用，此时需注意对此管脚在电气性能和物理连接上的一些限制，比如电容需小于100pF等，否则会导致HDMI测试无法通过。

接收端(Rx)测试

EDID相关测试项目应注意的问题

客户在测试过程中经常会失败在这些与EDID测试相关的项目。其实这些项目如果熟悉规范的相关要求，通过相对来说是比较容易的。例如有关规范要求在EDID的前128个字节中一定要提供“Monitor Range Limit Header”和“Monitor Name Header”，但如果这两个项目的内容分别不足18个字节的话，需要以0x0A为结尾同时以0x20填充剩余的字节。另外一个经常在EDID测试中遇到的问题是，客户不能将EDID中的短型视频描述符(SVD)模块与提交的能力申报表(CDF)一致，在CDF中表明支持的格式在EDID的SVD模块中没有表明支持，或者是相反。

TMDS信号差分阻抗匹配

现在大多数客户在设计电路板的时候都会考虑到TMDS信号差分阻抗匹配的要求，但往往还是会在此项测试中失败，原因在于客户选用的ESD保护器件或者是抑制EMI用的共模扼流圈寄生电容太大，导致此项测试失败。现在很多用于高速线路的ESD保护器件的供应商都会提供推荐的布线方案，而且也会提供阻抗测试图，客户可以要求这些厂商提供相关的资料。此项测试是HDMI兼容性测试中为数不多的跟硬件线路相关的测试项目，此项失败，客户往往需要更改电路板设计，会耽误投产和上市时间。

DDC/CEC通道电容电压测试

此项测试是失败率非常高的项目。失败原因大多数是因为客户使用的用于电平转换的MOSFET器件电容太大，我们建议在DDC通道上所使用的MOSFET器件Ciss和Coss应该在10pF以下。

图2: HPD Output Voltage

HPD输出电压

一些客户喜欢使用图2所示电路来利用HDMI端口的5V电压，同时利用VCCD为HDMI端口的HPD管脚提供电压，但这会违反HDMI协议中当HDMI +5V输入为0V时, HPD电压应大于0V, 并小于0.4V的要求。这里最简单的方法是将HDMI输入端口的＋5V电压串联一个1K的电阻直接路由回HPD管脚。当然在此还是建议读者利用一个简单的三极管开关电路对HPD管脚加以控制，这样可以主动告知源端设备下游的设备是否已准备好或者告之源端设备重新开始一些验证动作，例如HDCP等，这可以增强设备的兼容性。

视频格式的支持

在此项测试中，对所有HDMI输入端口能够支持的视频格式会测试支持50Hz的设备对于50Hz±0.5%（即49.75Hz和50.25Hz），和支持59.94Hz或者60Hz的设备对59.94－0.5%（即59.64Hz）和60＋0.5%（即60.3Hz）场频变化的支持能力。客户在软件设计中需要注意到这些对视频格式容忍度的要求。

结论

通过HDMI CT是保障不同厂家的产品相互兼容的最基本的第一步。由于篇幅关系我们仅对最常见的HDMI CT 失败的项目及原因进行了讨论分析。对问题解决的方案也仅供大家参考借鉴。我们希望在提供高质量的元件的同时也为厂商的系统设计提供最大的帮助。