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汽车智能座舱的HDMI信号高速接口测试和仿真

时间: 2023-12-21 05:04:05 作者: 智能座舱域产品

  消费者追求最佳娱乐体验;对于生产企业来说,采用新技术满足那群消费的人需求,支持最佳影音娱乐体验的技术与产品往往获得消费者青睐;但另一方面,新技术的应用以及多变的市场状况会带来许多挑战。

  启威测SI实验室结合日常测试工作中的经验,了解最新的 HDMI 规范,整合行业内测试资源,助力企业产品研制测试验证,加快产品上市。

  1HDMI测试方案根据测试规范CTS(ComplianceTest Specification)。HDMI测试分为物理层和协议层的测试,本文重点讲解物理层测试。HDMI设备主要有三大类,分别如下:源设备(Source):产生音视频信号输出的设备,如机顶盒等等;接收设施(Sink):接收音视频信号并显示的设备,如显示器、电视、投影仪等; 中间的连接介质( Media),如Cable。

  因此对于HDMI设备的测试项目也根据被测设备的不同分为3大类:Source测试、Sink测试、Cable测试,为了能够更好的保证这些设备良好的兼容性,规范对电气信号做出了信号完整性的要求。

  HDMI的测试需要在不同分辨率下进行:信号低电平的测试,一般选择最低分辨率(640x480p)。 支持最高的分辨率下,进行时钟占空比/上升时间/时延等测试。 像素时钟在27MHz,74.25MHz,148.5MHz,222.75MHz下,有必要进行时钟抖动和眼图等测试。

  下图为 HDMI 接口的示意图,适用于规范 HDMI1.4b 和 HDMI2.0。HDMI 接口使用 TMDS 编 码 技 术,从上图能够正常的看到,接口共有 4 对 TMDS 差分信号,其中 TMDS.Clock.channel. 作为独立的时钟信号,用于同步和信号采集;TMDS.channel.0/1/2. 作为数据通道,用来传输视频和音频数据。

  DDC.(Display.Data.Channel). 使用I2C协议,source通过 DDC 读取 Sink. 产品的 EDID(包含 Sink 支持的分辨率,最高速率等信息),确认最佳分辨率的输出。

  为了追求更好的视觉效果和体验,人们不满足于4Kp 60Hz 显示分辨率, 也在追求8Kp 60Hz 和 4Kp120Hz 的体。但是8Kp 60Hz. 需要的带宽约 64G(RGB/YCbCr.44 格 式),远超于了 HDMI2.0 的支持范围。所以HDMI协会增加HDMI2.1.FRL(Fixed.Rate. Link)模式,实现接口带宽的增加,满足 8Kp60Hz 需要。同时需要结合相应的 YCbCr.4.0 编码和视频压缩技术。 常用方法有两种,方法一:提升通道数据速率;方法二:速率不变时,增量通道数量。而最新的 HDMI2.1 FRL 模式这两种方法都有使用。在保持 HDMI 物理接口不变的情况,每个通道支持的速率增加到了 12Gbps.;

  3 lanes 工作模式下,仅仅支持 3Gbps 和 6Gbps 两种速率;未使用的 Lane3,source 和 sink 都需要用差分 50Ω ~ 150Ω 端接。 4 lanes 工作模式下,支持 6/8/10/12.Gbps. 四种速率。 2.1 HDMI 2.1 源端测试 HDMI 信号测试软件会自动来测试,并会给出一份详细数据指标的数值报告,同时会附带眼图等图形,测试的时候,TMDS信号要求在接收端提供3.3V的直流偏置。示波器连接探头和夹具来测试时,终端要给3.3V的直流偏置,才能测出信号输出。

  HDMI2.1 总的测试项目有 9 个,如下表所示,以测试Lane0 为例。

  1) 测试信号是固定的码型,测试共定义 8 种码型 Link training pattern 1 ~ 8,简写为 LTP1 ~ 8。不像HDMI1.4b/2.0,对码型没有要求。 2)测试信号速率是固定的,不需要随分辨率变化。 3) 需要仔细考虑其他 lane 的干扰,例如 HFR1-1 项目,测 试 Lane0 时, 需 要 Lane0 发 出 LTP5. 码 型,Lane1/2/3. 分别发出 LTP6/7/8 的码型,测试方法更复杂。 2.2 源端(Source)测试的难点解决2.2.1 端接电压的实现泰克示波器及探棒,不需要外接电源,本身不但可以提供标准的 3.3V 端接电压,用于协会要求的一致性测试。在用户自定义模式下,还提供可调的端接电压,例如设置 3.0V 的端接电压,用于验证源端芯片在端接电压变化时的情况。

  2.2.2 单端和差分信号的自动采集对应单端项目和差分项目,测试时需要分别采集单端信号和差分信号;在 HDMI1.4b/2.0 测试中,都是通过差分探棒采集差分信号;手动更改探棒硬件连接后,采集单端信号。更改连接繁琐,无法自动化,造成了测试效率低。

  泰克 Tri-mode. 探棒(三模探棒),在测试软件控制下,交替工作在单端模式(A-GND 和 B-GND),无需硬件连接的改变,能轻松实现 8 个单端信号的采集,再自动计算差分信号。以此来实现了全部项目的自动化。 除了三模探棒方案外,泰克还提供两台示波器级联自动化方案,通过 8 个 channel 实现对 8 个单端信号的同时采集,测试效率更高。

  2.2.3 解决测试复杂化的问题随着速率的提升,HDMI 规范定义新的均衡技术和 cable. 模型,也造成了测试过程的复杂化。规范定义两种 Cable mode: Category 3 Worst Cable Mode(WCM3)and Category 3 Short Cable Mode(SCM3)。 两种均衡:CTLE 1 ~ 8dB 和 DFE 1-tap d1 value 25mV。

  2.2.4 测试速率和码型自动切换以前测试需要手动更改分辨率,才能实现测试信号速率的变更。现在泰克通过测试软件与 EDID/SCDC模拟器的配合,在 SCDC(Status and Control Data Channel)offset.0x31 中 FRL Rate 设置测试信号速率, 在 offset 0x41/42 中为每个 Lane 设置码型。实现了测试需要的速率和码型的自动切换,实现了测试完全自动化,提高了测试效率。

  2.3 HDMI2.1 FRL 信号测试 自动化方案配置一:DPO70000SX 示波器级联方案两台 DPO70000SX 示波器,使用 UltraSync cable 同步级联,可以把 8 个通道的 skew 调整到 1ps 内,确保所有单端信号采集的同步性。同时采集 8 个单端信号后,再自动计算生成 4 对差分信号。测试过程不需要更改硬件连接,信号路径衰减小,测试速度快,效率高。搭配 EDID emulator,实现速率和码型的自动切换。

  配置二:DPO70000SX 示波器搭配 Trimode 探棒利用 Tri-mode 探棒的特性,在测试软件控制下,交替工作在单端模式(A-GND 和 B-GND),分次完成对 8 个单端信号的采集。测试过程也不需要更改硬件连接。连接示意图如下,示波器会对探棒进行自动去嵌,消除探棒对信号的影响。兼顾了成本和效率,同样通过 EDID emulator 实现自动化的测试。

  2.3.1示波器带宽的考量在 HDMI2.1 规范中推荐示波器带宽是 23GHz 或者以上。出于成本考虑,大家也许会问,16GHz 或者20GHz 带宽的示波器可以吗?一方面能够从上升时间和带宽的角度来看。HDMI2.1 信号允许的最快上升时间 22.5ps20%-80%。示波器测量到上升时间能用如下公式计算:

  从带宽角度看,示波器的带宽定义:是示波器观察到的正弦波幅度衰减 -3dB 的频率。在实测过程中,非正弦波信号需要仔细考虑 3 次~ 5 次谐波。HDMI2.1 信号速率最高 12Gbps,基频是 6GHz,3 次谐波频率是 18GHz,16GHz 带宽的示波器测量到 3 次谐波成分会被衰减超过 -3dB。

  另一方面被测 HDMI2.1.DUT 的 FRL 最高速率未达到上限 12Gbps 的话,可根据上面的计算方式实际评估示波器的带宽需求。简单来说,为了能够更好的保证更好的测量精度以及测试的合规性,示波器的带宽越高越好。

  3HDMI仿真对TMDS差分线进行频域分析,进行S参数仿真,生成差分对差分损耗,来查看相关的技术指标,一般以-3dB的基准来查看传输线的性能。

  通过提取的S参数,搭建链路,赋予模型,即搭建等效电路模型,就能够直接进行时域分析,得到相关的仿真眼图(眼高、眼宽、抖动等),查看相关指标。能够最终靠与测试的结果作对比,修改相关参数设置,来比拟测试结果。

  启威测实验室采用泰克示波器方案,利用通道可调端接电压,Tri-mode. 探棒的单端特性 / 示波器级联特性,以及与 EDID/SCDC 模拟器配合,实现了 HDMI2.1 FRL 源端测试的真正自动化,提高了测试效率。专对于 FRL 信号的优化算法,加快了测试速度。从而帮助客户快速验证HDMI2.1 产品,加速客户产品市场化的过程。

  关键字:编辑:什么鱼 引用地址:汽车智能座舱的HDMI信号高速接口测试和仿真上一篇:示波器数据采集介绍

  我们经常听到 示波器 的 触发方式 有电平触发和边沿触发等,但是,到底什么是触发呢?它在示波器中有什么用呢?为了使扫描信号与被测信号同步,我们大家可以设定一些条件,将被测信号不断地与这些条件相比较,只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描,从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系,也就是同步。这种技术我们就称为“触发”,而这些条件我们称其为“触发条件” 。 触发的目的简单来说就为了每次显示的时候都在波形的同一位置开始,波形可以稳定显示.一般 模拟 示波器有边沿触发、视频触发和市电触发;而在数字示波器上有了更多的触发条件被称为高级触发如逻辑触发,毛刺触发和脉宽触发等。 ① edge trig

  触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。数字示波器的触发功能非常地丰富,通过触发设置使用户能够正常的看到触发前的信号也能够正常的看到触发后的信号。 对于高速信号的分析,其实非常少去谈触发,因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。触发可能对于低速信号的测量应用得频繁些,因为低速信号通常会遇到很怪异的信号一定要通过触发来隔离。安泰测试在上一期为我们讲述解答了示波器的触发功能,那你对示波器的触发电平了解多少呢?该如何明智的选择触发电平呢?今天安泰测试给大家伙儿一起来分享一下: 示波器上的触发电平 直观讲,触发电平是使示波器进行扫描的信号,一般示波器打开都处于自动触发,像测连续的重复信号时,较为方便。但测一些特定位置的数据,就需要精确触发了。触发电平格

  小课堂之触发电平选择方法 /

  示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。接下来我们就来了解一下示波器的X-Y模式以及示波器触发模式,同时了解一下两种模式的使用 示波器的X-Y模式 X-Y模式得到的图形称为利萨如图形,将两个信号分别输入到示波器的CH1和CH2,以CH1**信号电压**为X-Y坐标轴的X正半轴数值,以CH2信号电压为Y正半轴数值,得到的(X,Y)坐标值为显示出来的点。当信号连续输入时,点也连续,成为线和椭圆(圆) 我们常用示波器的X-Y模式主要有李萨如法,用来测量相同频率信号之间的相位差。 除此之外,X-Y模式还会用来进行元件测试,例如描绘二极管的伏安特性曲线,当然还

  触发模式及使用 /

  数字贮存示波器(Digital Storage Oscilloscope——DSO),先将输入的模仿信号经A/D改换为数字信号,存储在存储器RAM中;需求闪现时,读出RAM中的数据,经过D/A康复为模仿量,闪如今屏幕上。其信号处理与闪现功用独立。 DSO运用简略,可观测触发前的信号。运用X—Y办法观测波形时,两通道简直没有相位差,精确度高。如今DSO根柢都选用液晶闪现器等平板闪现器,闪现图形安稳无闪耀,观测便当。 1.数字存储示波器的构成原理 数字存储示波器的根柢原理方框图如图1所示,它有实时和存储两种作业办法。当处于实时作业办法时,其电路构成原理与通常模仿示波器一样。当处于存储作业办法时,它的作业进程通常分为存储和闪现两个时

  的根柢构成、根柢原理和首要技能目标 /

  经常使用泰克示波器或者了解示波器的伙伴们可能都听说过示波器的“5倍法则”,讲述的具体是啥意思呢?为何会有5倍法则,而不是3倍、4倍法则?其实不单单是针对带宽,当涉及到快沿信号上升时间测试时,根据上升时间选择示波器也会用到5倍法则。 今天,我将简单地和你谈谈5倍法则的由来。 首先,我们粗略地介绍一下示波器模拟带宽的定义。示波器的整个模拟通道相当于一个低通滤波器,示波器的带宽是指低通滤波器的3dB截止频率。如果测试一个与示波器校准带宽相同频率的正弦波信号,电压幅度测试结果会下降到线,如果用对数表示,测得的幅度会下降3dB。 图1. 示波器的带宽定义(BW=100MHz) 测试信号幅度时,如果希望测试精度至

  “5倍法则”?要如何理解呢? /

  示波器仍是目前工作台上必不可少的工具,被大家亲切的成为电子工程师的“眼睛”。安泰测试整理了六条基于示波器使用者的普遍的问题,不知道大家在选择示波器过程中有这样的困惑吗? Q1: 在高速串行测试时,对测试所需示波器有咋样的要求?哪几个指标是最关键的? A: 基本来说对带宽和采样率要满足串行信号的要求,接下来就需要考察是否是差分信号,以及示波器对串行测试的分析功能,比如说码型的触发和解码等等。 Q2: 在测量高速数字信号时,示波器的带宽是不是一定要是信号频率的5倍以上? 为什么? A: 选择示波器的带宽,一般是被测信号的速率的2.5倍或信号最高频率的5倍,这样做才能够看到高速信号的5次谐波。 Q3: 测试时的带宽是怎么样影响测试

  使用者的六大普遍的问题,您有吗? /

  什么是福克斯智能交流发电机: 福特福克斯智能交流发电机是第一个引进由发动机的ECM或动力控制模块(PCM)电子控制的交流发电机系统,这种称为“智能充电”系统,现在大多数汽车厂都是应用这种系统。 该系统下,发电机只有在绝对必要以及蓄电池保持恒定、健康的充电状态时,才以最大容量工作。而蓄电池的温度会通过进气温度传感器来判断,当温度低时蓄电池具有接受略微高的充电电压的能力,所以ECM在温度低时以略微高的能量给蓄电池充电并且相对负载消耗来平衡充电率。 了解了什么是福特福克斯智能交流发电机,我们来看看如何用示波器来测量。 示波器和发电机的连接方法: 通道 1 :发电机电流输出 将电流探头打到100X,BNC口连接到示波器的通道

  交流发电机波形 /

  针对打印机和电机控制应用的半兆位 3V 串行 FRAM — FM25L512 世界顶尖的非易失性铁电存储器 ( FRAM) 和集成半导体产 品 供应商 Ramtron International 公司 宣布 推出 512 Kb 的 3V 非易失性 FRAM 器件 -- FM25L512 , 带有高速串行外设接口 ( SPI ) 。 该款器件采用 8 管脚微型封 装,可提升数据采集和存储能力 , 并且削减应用成本 和 PCB 空间,应 用领域从多功能打印机到工业用电机 控制器等。

  我用F2812的AD采样采开发板上的电压比较准,但是我用它来采我自己制作的一个开关电源的电压不准,把ad插上后会拉高采样点的电压。TMS320F2812的AD采样

  分享一个十六层板的ddr3PCB板,Allegro版本分享一个十六层板的ddr3PCB板,Allegro版本

  需求是:做一个电源管理模块管理一个终端设备,该设备每天运行5分种(也就是说定时23小55分钟唤醒),唤醒后将该设备本身的电池的电量采集再通过AD转换,通过UART发送给上位机!后面我也贴出来一些方案,大家帮忙提些建议,大家先提点方案一块讨论! 给个题目,大家讨论一下方案?

  我把驱动误删了,进不去系统,还没进系统之前就有重启了本来的系统装在G盘上我在C盘上又装了个系统,在C盘的系统下,仍旧能调用之前装在G盘的程序请教高手,怎么样才可以进入之前G盘的系统急~谢谢各位高手了误删驱动,无法进系统,怎么样才可以进入系统,谢谢

  一、CCS安装C2000WARE(一)下载C2000Ware_3_02_00_00_setup.exe链接:提取码:sh5m(二)加载C2000Ware到CCS1.安装C2000Ware_3_02_00_00_setup.exe2.打开ResourceExplorer3.点击ALL右侧的添加4.点击ADD,选择C2000文件夹5.加载完成后下

  使用TPS65131设计了一个+5V转正负10V的电源,电路如下图,根据规格BSW脚应该接一个MOS管的,个人觉得能不用,所以设计的电路取消了,不知道是否可行,请专家指点!另外其他器件的参数和型号选择均按照pdf的推荐值。我设计的电路图规格书上给出的原理图TPS65131正负电源电路问题

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