如何实现HDMI-2.1的源端测试

如何实现HDMI2.1的源端测试TektronixRogerDu目录HDMI版本演进............................................................................................................................................2FRL模式........................................................................................................................................................2HDMI2.1Source和Sink的LinkTrainingprocedure...................................................................................3HDMI2.1FRL测试项目................................................................................................................................8测试Pattern和DataRate的实现..........................................................................................................9HFR1-1SourceFRLElectrical–DCCommonMode................................................................................11HFR1-2:SourceFRLElectrical–Vse_max,Vse_min...............................................................................11HFR1-3:SourceFRLElectrical–TRISE,TFALL.........................................................................................12HFR1-4:SourceFRLElectrical–Inter-PairSkew.....................................................................................12HFR1-5:SourceFRLElectrical–FRLRates+/-300ppm..........................................................................13HFR1-6:SourceFRLElectrical–DataJitter(Rj).......................................................................................13HFR1-7:SourceFRLElectrical–DataEyeDiagram.................................................................................14HFR1-8:SourceFRLElectrical–ACCommonModeNoise.....................................................................16HFR1-9:SourceFRLElectrical–FFEMonotonicity.................................................................................16解决方案和配置.........................................................................................................................................19TekexpressFRL设置...................................................................................................................................21HDMI版本演进Version1.4b2.02.1（FRLmode）Daterelease2009-52013-92017-11MaxResolution4K@30Hz4K@60Hz8K@60Hz,4K@120HzMaxClockrate(MHz)340148.5EmbeddedClock/Dataratio1:101:40NAMaxDatarate/channel(Gbps)3.4612MaxTotalthroughput(Gbps)10.21848YCbCr4:2:0SupportNoYesYesNote：原有HDMI2.0的部分归属到HDMI2.1中，为了习惯，以下仍称为HDMI2.0目前市面上HDMI主流标准是1.4b和2.0，对应支持的最大分辨率/刷新率分别是4K@30Hz和4K@60Hz。随着对更高分辨率和刷新率需求的增加，HDMI协会于2017年11月推出了HDMI2.1版本，增加了FRL（FixedRateLink）模式，支持8K@60Hz和4K@120Hz。FRL具体的变化①HDMI接口的独立时钟信号改为嵌入在数据中，在接收端使用时钟恢复单元恢复出时钟；②用于传递音视频数据的channel最多为4个，每个channel最高支持12Gpbs的速率；③编码方式从8b/10b变为16b/18b，编码效率更高。FRL模式接口物理形式没有变化，原来的TMDSClockchannel重定义为FRLlane3；TMDSData0/1/2分别对应FRLlane0/1/2，如下图所示FRL模式，只有3lanes和4lanes工作模式，3lanes工作模式下，仅仅支持3Gbps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。4lanes工作模式下，支持6/8/10/12Gbps四种速率；HDMI2.1Source和Sink的LinkTrainingprocedureSource首先要读取Sink的EDID（EDID是I2C地址为0xA0/0xA1，长度为256字节的存储空间，包含Sink所支持的分辨率和最高速率等信息），输出sink所支持的分辨率/速率。Source不能输出SinkEDID未支持的分辨率/速率。支持HDMI2.1的Sink，一定要在EDID的HF-VSDB对应字节把SCDC_Present设置为1，Max_FRL_Rate设置范围是1到6，数字0代表不支持FRL模式，其他值为保留值。在SCDC中把Sinkversion设置为1Max_FRL_Rate值具体含义如下，数字1代表仅仅支持3lanes模式下的3Gbps速率，其他速率和lane配置不支持数字3代表支持3lanes模式下的3Gbps和6Gbps速率；4lanes模式下仅仅支持6Gbps速率，其他速率不支持。其他数字的含义类推。StatusandControlDataChannelStructureSCDC是I2C地址为0xA8/A9的存储空间，用于Source和Sink沟通交换状态和控制信息，部分字节Source和Sink都可以读写。与EDID不同，EDID对source是只读的。HDMI2.1Source和Sink沟通过程中，会使用到Sinkversion，UpdateFlags，SinkConfiguration，StatusFlags等信息FRLLinkTrainingProcedure支持FRL模式的Source和Sink首次建立连接，需要进行LinkTraining，更新FRLrate也需要进行LinkTraining。首次Training会依次经历4个linktrainingstate：LTStateSourceBehaviorSinkBehaviorLTS:1ReadEDID读取解析EDID后，判断Sink是否支持FRLmode，满足以下3个条件为支持FRL_Max_Rate0SCDC_present=1SinkVersion!=0提供EDID和设置SCDCLTS:2PrepareforFRLSource反复查询，直到SCDCFLT_Ready为1设置FRL_Rate和FFElevelSink准备好linktraining时，把SCDCFLT_Ready设置为1LTS:3Traininginprogress根据Ln(x)_LTP_req寄存器值，发出相应patternLn(x)_LTP_req=0进入下个LTS:P状态设置FRL_Start=0通过Ln(x)_LTP_req寄存器，为每个lane请求patternLTS:PFRLtrainingpassed开始FRL传输查询FRL_Start=1才开始音视频传输检测到FRL传输后，设置FRL_Start=1，准备接收音视频SourceTX测试都是在LTS:3状态下完成，测试设备把SCDCFLT_no_timeout设置为1，这样source超过LTTflt=200ms时，才不会退出FRLLT状态。测试项目需要pattern和FFElevel也是在这个状态下请求和发出的。当Link更新FRLrate时，会使用到状态LTS:4UpdateFRL_Rate当Linktraining失败或者超时，会进入状态LTS:LLegacyTMDS。Source和Sink工作在TMDS模式，也就是HDMI1.4b/2.0模式。Linktraining状态转换也可以参考下图。HDMI2.1FRL测试项目Totaljitter，Deterministicjitter，Differentialswingvoltage,Intrapairskew是informative。测试项目的要求：项目HDMI1.4b/2.0HDMI2.1Pattern没有pattern要求，输出相应分辨率即可需要相应pattern，共定义了8种LinkTrainingPattern，依次简写为LTP1～LTP8。其中LTP5只在FRLLane0上传输，LTP6/7/8依次对应到FRLLane1/2/3。串扰NA计算眼图时，需要考虑其他lane引入的串扰DataRate1.4b测试的速率与分辨率对应，常测的有0.27/742.5/1.485/2.97Gbps2.0测试的速率与分辨率对应，常测的有3.71/4.45/5.94Gbps2.1测试信号速率与分辨率无法，是固定速率3/6/8/10/12Gbps以眼图为例：1.4b要求测试所有速率下的眼图。2.0和2.1只要求测试最大速率和最小速率的眼图。测试Pattern和DataRate的实现测试项目需要的pattern，Sink在SCDCoffset0x41/42的Ln(x)_LTP_req位置设定，例如Lane0需要LTP5时，Sink需要在offset0x41的bit0～bit4写入0b0101（这是LTP5在Linktra