HDMI接口硬件测试
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目录 Table of Contents
1 2
综述 ................................................................................................................................................... 8 HDMI的应用优势............................................................................................................................ 8
2.1 音视频融合 ................................................................................................................................... 9 2.2 良好的兼容性 ............................................................................................................................... 9 2.3 出色的抗衰减能力 ....................................................................................................................... 9 2.4 支持更多原色色深 ....................................................................................................................... 9 3
HDMI物理接口 ............................................................................................................................... 9
3.1 TYPE A ......................................................................................................................................... 10 3.2 TYPE B ......................................................................................................................................... 11 3.3 TYPE C ......................................................................................................................................... 12 3.4 HDMI电气特性及要求 ............................................................................................................... 13
3.4.1 TMDS概述 ....................................................................................................................... 13 3.4.2 TMDS系统运行条件及测试特性 .................................................................................... 15 3.4.3 HDMI源端TMDS特性 ..................................................................................................... 15 3.4.4 HDMI接收端TMDS特性 ................................................................................................. 17 3.4.5 传输系统TMDS特性........................................................................................................ 19 3.4.6 +5V电源 ........................................................................................................................... 21 3.4.7 DDC信号 .......................................................................................................................... 22 3.4.8 热插拔检测信号 ............................................................................................................... 22 3.4.9 CEC信号 ........................................................................................................................... 22 4
HDMI的信号传输原理.................................................................................................................. 23
4.1 视频数据周期 ............................................................................................................................. 26
4.1.1 视频支持格式 ................................................................................................................... 27 4.1.2 象素编码和色彩深度 ....................................................................................................... 28 4.2 数据孤岛周期 ............................................................................................................................. 30 4.3 控制周期 ..................................................................................................................................... 31 5
HDMI数字版权保护系统 .............................................................................................................. 32
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6 HDMI测试方案 ............................................................................................................................. 34
6.1 测试仪器要求 ............................................................................................................................. 35
6.1.1 测试夹具（TAP） ........................................................................................................... 36 6.1.2 抖动/眼图分析仪 ............................................................................................................. 37 6.1.3 数字示波器....................................................................................................................... 38 6.1.4 探头和线缆....................................................................................................................... 39 6.1.5 信号发生器....................................................................................................................... 39 6.2 TDSHT3软件介绍 ...................................................................................................................... 40 6.3 源端测试 ..................................................................................................................................... 41
6.3.1 数据眼图........................................................................................................................... 43 6.3.2 时钟抖动........................................................................................................................... 47 6.3.3 时钟占空比....................................................................................................................... 49 6.3.4 过冲/下冲 ......................................................................................................................... 52 6.3.5 上升/下降时间 ................................................................................................................. 54 6.3.6 对间偏移........................................................................................................................... 56 6.3.7 对内偏移........................................................................................................................... 59 6.3.8 低电平输出电压 ............................................................................................................... 62 6.4 接收端测试 ................................................................................................................................. 64
6.4.1 抖动容限........................................................................................................................... 65 6.4.2 最小/最大差分摆幅容限 .................................................................................................. 66 6.4.3 对内偏移........................................................................................................................... 66 6.4.4 差分阻抗........................................................................................................................... 67 6.5 CABLE测试 .................................................................................................................................. 68
6.5.1 数据眼图........................................................................................................................... 68
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表目录 List of Table
表1 HDMI源端DC特性 ....................................................................................... 错误！未定义书签。
表2 HDMI源端AC特性 ...................................................................................................................... 17 表3 接收端设备DC特性 ..................................................................................................................... 219 表4 接收端设备AC特性 ....................................................................................................................... 19 表5 HDMI接收端阻抗特性 .................................................................................................................. 22 表6 传输系统TMDS参数 ..................................................................................................................... 22 表7 +5V电压管脚电压要求 .................................................................................................................. 22 表8 DDC链路最大电容要求 ............................................................................................................... 231 表9 DDC链路上拉电阻要求 ............................................................................................................... 231 表10 热插拔电气特性要求 ................................................................................................................ 227 表11传输期间传输类型和编码类别 .................................................................................................... 26 表12 HDMI支持的分辨率和帧频 ........................................................................................................ 28 表13 前导码对应的每个数据周期类型 .............................................................................................. 32 表14 TMDS接收同步建立时间和扩展周期参数 ................................................................................ 32 表15 HDMI接口硬件测试内容 ............................................................................................................ 35
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图目录 List of Figures
图1 左边是插座，右边是插头 ............................................................................................................. 10 图2 TYPE A信号定义 ............................................................................................................................. 11 图3 左边是插座，右边是插头 ............................................................................................................. 11 图4 TYPE B信号定义 ............................................................................................................................. 12 图5 左边是插座，右边是插头 ............................................................................................................. 13 图6 TYPE C信号定义 ............................................................................................................................. 13 图7 TMDS差分对结构示意图 .............................................................................................................. 14 图8 差分信号的单端电平和差分电平 ................................................................................................. 14 图9 TMDS链接测试点 .......................................................................................................................... 14 图10 均衡器公式及增益....................................................................................................................... 15 图11 源端测试示意图........................................................................................................................... 16 图12 源端测试信号眼图模板 ............................................................................................................... 17 图13 接收端测试示意图....................................................................................................................... 17 图14 接收端测试眼图模板 ................................................................................................................... 19 图15 传输系统测试示意图 ................................................................................................................... 20 图16 类一传输衰减限制....................................................................................................................... 21 图17 类二铜线传输衰减限制 ............................................................................................................... 21 图18 HDMI信号流框图 ......................................................................................................................... 24 图19 HDMI支持的音频格式 ................................................................................................................. 24 图20 720×480的数据传送周期 ............................................................................................................. 26 图21 默认象素编码：RGB 4:4:4，8BITS/分量.................................................................................... 28 图22 YCBCR 4:2:2 分量 ..................................................................................................................... 29 图23 8位YCBCR 4:4:4格式映射 ........................................................................................................ 29 图24 TMDS周期与编码类型 ................................................................................................................ 30 图25 数据岛前导码和保护码 ............................................................................................................... 32 图26 视频数据周期中的前导码 ........................................................................................................... 32 图27 测试点示意图 .............................................................................................................................. 35
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图28 安捷伦提供的HDMI测试夹具 .................................................................................................... 37 图29 TMDS眼图测量框图 .................................................................................................................... 37 图30 TMDS抖动测量框图 .................................................................................................................... 38
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HDMI接口硬件测试规范
关键词：数字高清、HDMI、TDSHT3、测试
摘 要：本文介绍了数字高清技术的特点及业界与高清相关的接口，详细分析了HDMI接口标准规范，从中总结和提取出了硬件特性要求和测试要求，同时介绍了HDMI的帧结构，最后介绍了使用TDSHT3软件进行HDMI接口测试的过程。
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1 综述
随着音视频产品和格式的发展，特别是HDTV产品日益被普通消费者所接受，高清格式节目所带来的大量数据的传输压力、更多的高保真声道导致的布线混乱，以及日益重要的高清音视频节目版权保护，都向技术发展提出了新的需求。
目前，主流数字家电的接口规范只能传输压缩或者未压缩数字视频信号，音频信号需要单独的接口进行连接，这在使用过程中给普通消费者带来不便。1998年9月，intel在器开发者论坛（intel developer forum）上宣布成立数字显示工作小组。并于1999年4月提出了DVI（digital visual interface）成为计算机和电视可以共用的显示设备接口。DVI的出现，正式提供了数字输出－数字输入的快捷方案。由于数字传输的诸多优势，PC显示卡和显示器都逐渐改成以DVI为主要输出输入接口。但是DVI接口仅仅保持在视频信号的处暑方面，并没有包括音频信号的传输。
本世纪初，在Holly Wood大多数影音工作室、制片商、众多注明电视节目供应商、有线电视工业界以及大多数消费电子制造商的认同下，有Silicon Image倡导，联合Sony、Hitachi、Panasonic、PHILIPS、THOMSON(RCA)、Toshiba等数家注明消费电子制造商成立的工作组共同开发，并签署协议认可推出了高清晰度数字多媒体接口HDMI（High－Definition Digital Multimedia Interface）接口标准，并于2002年12月正式公布了HDMI Version 1.0规范。该接口退出后不久，DVD论坛于2003年10月批准HDMI为标准信号传输制式之一。2004年5月HDMI 1.1规格发布，2005年8月又推出了1.2标准，2005年12月推出了1.2a标准。2006年6月推出了现在使用HDMI 1.3标准。
2 HDMI的应用优势
足够的带宽需求：数字高清的数据量和传输量是非常巨大的，连接信号源与接收端的数据接口和线缆必须能提供大于数字高清视频播放所要求的带宽。HDTV 1080P高清模式所需要的数字带宽在2.0Gbps－2.2Gbps（1920×1080*24bit×30frame×1.4经验常数），算上8声道（7.1音响系统）的音频传输需求，总的带宽需求也没有超过4Gbps。而HDMI 1.0标准可以在HDMI接口间提供5Gbps，完全能够满足高清格式数据的传输要求。随着标准的升级，将来能够提供更高的带宽，现在的1.3标准最高可以达到10Gbps。
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2.1 音视频融合
通过HDMI接口我们可以直接欣赏到数字高清所带来的震撼效果，而不用分开来传输音频和视频，HDMI接口也是现在唯一能提供音视频同时传输的数字高清传输接口。音视频的融合大大简化了我们连接影音设备的工程。连接一个7.1声道的音响系统我们需要8条音频线。而HDMI接口只要一根线就所有工作都搞定，面对这么简单的连线，谁不愿意使用这么方面的东西呢。
2.2 良好的兼容性
现在的设备提供DVI接口的远多于HDMI接口的。为了节省成本和顺利推行HDMI接口，HDMI接口完全是兼容DVI接口（接口信号定义兼容，只是采用了不同的接口封装），通过DVI-HDMI接口转接器，就可以方便的使用HDMI接口了。
2.3 出色的抗衰减能力
HDMI在数据传输方面有着出色的抗衰减能力，这使得它在长距离传输上比DVI等方式更具优势。普通HDMI线与高价HDMI线性能表现类似（只要通过测试合格），HDMI没有指定长度限制，但是一般的线缆厂商提供的HDMI铜线都在15M以内，一方面有良好的可靠性保证，一方面价格比较利于消费者接受。这个距离也远远超过DVI所能保证的5M的距离。
2.4 支持更多原色色深
DVI由于产生于PC平台，其支持的原色的色深受限于True Color的24bit，而现在的数字电视要求的是36bit高逼真画面，即要求三原色各自有12bit数字视频信号。目前，DVI无法满足这种要求，而HDMI则可以支持12bit数字视频信号。HDMI的出现使我们可以欣赏到色彩层次更加丰富，暗影细节更多的画面。
3 HDMI物理接口
HDMI物理接口总共有三种类型：Type A/B/C。
Type A接口携带所有的HDMI信号，包括单一的TMDS LINK。Type B连接器比Type B 稍微大一些，携带了两个TMDS LINK，一般用于相对要求较高的计算机显示方面。Type C是mini HDMI接口，包括一个TMDS link，在尺寸上面比Type A小，所携带的信号和Type A
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是一样的。
接口分为插座（RECEPTACLE）和插头（PLUG）,插座放置在单板上，插头则是HDMI
线缆的接头。下面是三种类型的插座和插头的机械尺寸和外貌。
3.1 Type A
图1 左边是插座，右边是插头
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图2 Type A信号定义
3.2 Type B
图3 左边是插座，右边是插头
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图4 Type B信号定义
3.3 Type C
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图5 左边是插座，右边是插头
图6 Type C信号定义
3.4 HDMI电气特性及要求
HDMI的电气特性是与TMDS信号特性相关，同时也与TMDS时钟相关，其中的接口测试是根据传输的不同阶段而分段测试，最后组成一个完整的测试。
3.4.1 TMDS概述
TMDS差分结构示意图如图7所示。TMDS技术利用电流驱动产生低电压差分信号，在接收端通过DC耦合形成传输，传输链路的参考电压AVcc设置差分信号的高电平，低电平由HDMI源的电流和接收端的终端匹配电阻决定，终端电阻RT和传输线的特性阻抗Zo必须匹配，一般选择50欧姆。
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图7 TMDS差分对结构示意图
差分线的单端信号高电平是AVcc，低电平是Vswing，而差分信号的摆幅就是2*Vswing，高电平是正的Vswing，低电平是负的Vswing，如图8所示：
图8 差分信号的单端电平和差分电平
TMDS信号的测试点如图9所示，TP1是用于测试HDMI的源端输出，TP2是用于测试接收端输入，TP1和TP2结合用于测试传输电缆。
图9 TMDS链接测试点
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3.4.2 TMDS系统运行条件及测试特性
终端供电电压AVcc：3.3V±5%；终端匹配电阻RT：50ohms±10%。
所有的TMDS时钟和数据信号的抖动特性都与一个理想的恢复时钟相关，这个恢复时钟用在测试TMDS信号眼图的时候做触发源，这个触发源用一个PLL来实现，带有-3dB带宽为4MHz的低通滤波器。
另外通常高速串行总线都有加重和预加重，在HDMI接口采用传输线均衡器来实现，从而改善传输性能，在接收端能够有一个比较理想的眼图。
图10 均衡器公式及增益
3.4.3 HDMI源端TMDS特性
HDMI需要一个DC耦合TMDS连接，源端测试示意图如图10所示，AVcc为3.3V。
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图11 源端测试示意图
源端设备应满足DC特性，如表1：
表1 HDMI源端DC特性
Item 单端输出停靠电压，VOFF 单端输出摆放电压，Vswing 单端输出高电平，VH Value AVcc±10mV 400mV≤Vswing≤600mV 如果接收端支持TMDS时钟≤165MHz，则为AVcc±10mV； 如果接收端支持TMDS时钟>165MHz，则为 (AVcc-200mV) ≤VH≤(AVcc+10mV) 如果接收端支持TMDS时钟≤165MHz，则为(AVcc-600mV) ≤VL≤(AVcc-400mV)； 如果接收端支持TMDS时钟>165MHz，则为 (AVcc-700mV) ≤VL≤(AVcc-400mV) 单端输出低电平，VL 源端设备应满足AC特性，如表2：
表2 HDMI源端AC特性
Item 上升/下降时间（20％-80％） 最大过冲 差分信号间skew 差分对信号间skew 时钟占空比，min / average / max TMDS 差分时钟信号抖动，max Value 75ps≤上升/下降时间≤0.4Tbit 全差分幅度（Vswing*2）的25％ 0.15Tbit 0.20Tcharacter 40% / 50% / 60% 0.27Tbit 在源端的TP1处按照图11的测试设计，测出的眼图应该是如图12所示，要求满足时间的幅度的最小眼张开宽度，这与平均的差分偏移和最高和最低电平有关。
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图12 源端测试信号眼图模板
Vhigh (max) = Vswing (max) + 15% * (2*Vswing (max)) = 600 + 180 = 780mV Vhigh (min) = Vswing (min) - 25% * (2*Vswing (min)) = 400 - 200 = 200mV Vlow (max) = -Vswing (max) - 15% * (2*Vswing (max)) = -600 - 180 = -780mV Vlow (min) = -Vswing (min) + 25% * (2*Vswing (min)) = -400 + 200 = -200mV 最小眼图张开幅度 = Vhigh (min) – Vlow (min) = 400mV
3.4.4 HDMI接收端TMDS特性
HDMI接收端测试采用如图13所示的测试示意图：
图13 接收端测试示意图
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接收端设备应满足的DC特性如表3所示：
表3 接收端设备DC特性
Item 在接收端连接并运行的情况下 输入差分电平，Vidiff 输入共模电平，Vicm Value 150≤Vidff≤1200mV Vicm1： 如果接收端仅支持TMDS时钟 ≤ 165MHz 则 (AVcc-300mV)≤ Vicm1≤ (AVcc-37.5mV ) 如果接收端仅支持TMDS时钟 > 165MHz 则 (AVcc-400mV)≤ Vicm1≤ (AVcc-37.5mV ) Vicm2： AVcc ± 10mV AVcc ± 10mV 在接收端没有连接或使用的情况下 差分电平 注：所有的接收端设备必须都要支持Vicm电平范围（包括Vicm1 和 Vicm2），AC耦合时共模为Vicm2，但是源端并不允许在Vicm2运行，当高速传输时，DC耦合Vicm1小于上表中的要求，则源端设备会终止通信。
接收端设备应满足的AC特性如表4所示：
表4 接收端设备AC特性
Item 最小差分敏感电平 （peak-to-peak） 最大差分输入电平 （peak-to-peak） 最大允许差分对内偏移 最大允许差分对间偏移 TMDS时钟抖动 上升时间 接收端设备测试在TP2的眼图要求如下：
Value 150mV 1560mV TMDS时钟在225MHz以下：0.4Tbit TMDS时钟在225MHz以上：0.15Tbit + 111ps 0.2Tcharacter + 1.78ns 0.30Tbit ≤200ps
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图14 接收端测试眼图模板
表5 HDMI接收端阻抗特性
Item TDR（时域反射计）上升时间（10%-90%） 整个连接阻抗 终端阻抗（Vicm 在 Vicm1 范围内） 终端阻抗（Vicm 在 Vicm2 范围内）
Value ≤200ps 100ohms±15% 100ohms±10% 100ohms±35% 3.4.5 传输系统TMDS特性
传输系统（Cable assembly）包括五个独立的部分：源端连接器、源端转换器、传输电缆、接收端转换器、接收端连接器。HDMI传输线测试的测试点在如图15所示的TP3和TP4之间：
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图15 传输系统测试示意图
HDMI的传输系统有两类：一类是支持TMDS时钟频率达74.25MHz；另一类支持TMDS时钟频率达340MHz。HDMI传输系统测试采用两个不同的眼图来衡量：一个是不加均衡器的测试（non-equalized），一个是加均衡器的测试（equalized）。不加均衡器的眼图要求，当被输入符合如图11所示眼图模板的信号时，在TMDS输出波形应该在接收端的眼图符合图13所示的眼图模板；加均衡器眼图要求，当被输入符合图11所示眼图模板的信号时，在TMDS输出波形应该在接收端的眼图符合加均衡器后的眼图模板要求。
根据传输线支持的频率不同，对应于有不同的特性要求。 类一（74.25MHz）：传输线应该符合如下要求： a) 各项参数符合表9要求；
b) 或者，无均衡器眼图符合在74.25MHz情况下的眼图模板； 类二（>74.25MHz）：传输线应该符合如下要求： a) 各项参数符合表9要求；
b) 或者，无均衡器眼图符合在165MHz情况下的眼图模板，并且带均衡器眼图在
340MHz符合模板要求，及如果采用铜线传输则必须满足图17所示的衰减要求，如果采用带均衡器的传输线，则必须满足图18所示的衰减要求。
表6 传输系统TMDS参数
参数 最大传输差分信号间Skew 最大传输差分信号内Skew 远端串扰 衰减： 300kHz – 825MHz 825MHz – 2.475GHz 2.475GHz – 4.125GHz 4.125GHz – 5.1GHz 差分阻抗 连接点到转换部件：启动到1ns 传输线部分：1ns – 2.5ns 类一（74.25MHz） 151ps 2.42ns <-26dB 参看图15 < 8dB < 21dB < 30dB -- 100欧姆 ± 15% 100欧姆 ± 10% 类二（>74.25MHz） 111ps 1.78ns <-26dB 参看图16 < 5dB < 5dB…< 12dB < 12dB…< 20dB < 20dB…< 25dB
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图16 类一传输衰减限制 类二传输衰减限制
图17 类二铜线传输衰减限制 加均衡器传输衰减限制
3.4.6 +5V电源
HDMI连接器提供一个管脚用于源端设备提供5V给传输线和接收端设备。所有的HDMI源端设备都必须能够提供5V信号，无论时用于DDC或TMDS信号，对于5V的要求如表10所示，同时还应提供过流保护，当大于0.5A的时候由源端设备提供。
所有的HDMI源端设备都必须能够提供至少55mA给5V电压管脚，接收端设备一般消耗的电流不会超过50mA，当接收端设备启动后最多只需要10mA就可以了。所以传输系统必须要能支持最少50mA的电流通量。5V电压信号通过DDC/CEC地信号作为回路。
表7 +5V电压管脚电压要求
Item TP1 电压
Min 4.8V Max 5.3V 第21页, 共70页
TP2 电压 4.7V 5.3V 3.4.7 DDC信号
DDC（Display Data Channel）I/O、I2C及接地信号应该满足相应的要求，如I2C总线2.1版本“标准模式”设备，对于HDMI设备的DDC电气特性如表11和表12所示：
表8 DDC链路最大电容要求
Item HDMI源设备 传输系统 700pF 700pF
HDMI接收设备 50Pf 50Pf SDA-DDC/CEC GND 50pF SCL-DDC/CEC GND 50pF 表9 DDC链路上拉电阻要求
Item 源端上拉电阻，SCL和SDA 接收端上拉电阻，SCL Value 1.5k ohms – 2.0k ohms 47k ohms，±10% 3.4.8 热插拔检测信号
热插拔检测信号的参考地就是DDC、CEC的地管脚。对于热插拔信号的电气特性要求如下：
表10 热插拔电气特性要求
Item 高电平（接收端） 地电平（接收端） 接收端输出阻抗 高电平（源端） 低电平（源端） Value 2.4V – 5.3V 0V – 0.4V 1000ohms ±20% 2.0V – 5.3V 0V – 0.8V 值得注意的是，许多接收端设备仅仅是简单地把HPD（热插拔）信号通过1k ohms的电阻与+5V相连，实际上在源端需要把HPD信号下拉处理，以可靠的区分是未连接还是HPD的高电平信号。
3.4.9 CEC信号
CEC（Consumer Electronics Control）是一个可选的协议。CEC信号线不论使用还是不
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使用，都必须与所有的HDMI设备互连，当一个设备是最终的CEC根设备时，就不应该把CEC再连到任何其他的HDMI输出上，CEC在下电后的漏电流最大不能超过1.8uA，设备端最大负载电容不能超过200pF，传输系统的最大负载电容不能超过700pF。
4 HDMI的信号传输原理
HDMI连接是有一对信号源和接收器组成，不过一个系统种也可以包括多个HDMI输入或者输出设备。每个HDMI信号输入接口都可以依据标准接收连接器的信息，同样信号输出接口也会携带所有的信号信息。
一对信号源和接收器的HDMI接口的结构为HDMI电缆、接收器和发送器，接收器和发送起包括三个不同的TMDS数据信息通道和一个时钟通道。这些通道支持视频、音频和一些附加信息。除此之外，还有DDC通道实现信号源和接收器之间的数据交换，CEC通道通过协议对整个链路上的各种视听设备进行控制，也就是说可以通过遥控器控制HDMI连接的多台设备。
视频音频和附加信息通过三个通道传送到接收器上，而视频的象素时钟则通过TMDS时钟通道传送，接收器接收这个频率参数之后，将还原另外三个通道传递过来的信息。
视频信号传输：比如当24bit象素的视频信号通过TMDS通道传输，TMDS将每通道8bit的信号编码转换为10bit的DC-balanced（稍作介绍），在每个10bit象素时钟周期传送一个最小话的信号序列到接收器。
视频象素流的速率一般在25M～165M之间，当视频格式的速率低于25M（例如480i/NTSC的传输率为13.5M）则视频流种的象素将被重复使用。视频流中的编码可以转换为RGB、YCbCr 4：4：4或者4：2：2格式以适应不同的输出设备，随着技术的不断更新，原来24bit/pixel可以升级到36bit甚至是48bit/pixel。
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图18 HDMI信号流框图
HDMI通过数据岛中的数据包方式传输音频和辅助的数据，为了获得声音数据和控制数
据的高可靠性，该数据采用了一个BCH错误纠正码，并在编码的时候采用了出错率较地的10bit word进行传输。
声音信号则是基于IEC 60958 L-PCM的信号流，其声音的采样比率可选择为32KHz、44.1
KHz或者48 KHz，从而满足任何立体声系统的需要。相应的，HDMI的声音信号传输可以支持单一采样率最高为192KHz的声音数据流，或者采样率最高为96KHz的2～4个声音数据流（支持3～8个声道）。HDMI同样可以支持IEC 61937压缩的最高采样率为196MHz的声音编码格式（例如环绕声），而且HDMI还能够携带2～8声道的ONE BIT AUDIO声音。
图19 HDMI支持的音频格式
DDC（I2C bus）的使用是为了让信息源识别接收器的显示设备ID信息（EXTENDED
DISPLAY IDENTIFICATION DATA）,从而发现接收器的配置信息和能力。
TMDS的时钟通道持续传送这视频的象素比率，在一个TMDS时钟通道循环中，每一个
数据通道都传送10bit信号，这10bit字符编码可以是几种不同编码格式中的一种。输入的源
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编码格式包括视频象素、数据包和控制数据，数据包的数据包括音频数据和附加信息数据以及相关的纠错编码。
对于以上三种数据信息的处理，可以采用多种不同的方式，只要在每一个TMDS通道中
包含2bits的控制数据、8bits的视频数据和4bits的数据包即可。源编码采用一种数据类型或者在给定的时钟循环中给出编码的Guard Band即可。
HDMI的信息传送分为三个阶段：视频数据、数据岛周期和控制周期。在视频数据周期内，象素和视频信息被传送；在数据岛周期，音频和附加的信息通过一些列连续的数据包被传送；在控制周期内没有任何视频数据、音频数据或者附加数据被传送，控制周期在任意两个周期之间是必须存在的。
表11 传输期间传输类型和编码类别
周期 视频数据 数据传送 视频象素 (Guard Band) 编码类型 视频数据编码 （8bits to 10bits） 归一化成10bits TERC4 编码 （4bits to 10bits） 数据孤岛 包数据 - 音频采样 - 信息帧 HSYNC、VSYNC (Guard Band) 控制 - 前导码 - HSYNC、VSYNC 归一化成10bits 控制周期编码 （2bits to 10bits） 控制 在视频数据周期中每个通道至少传送8bits的源编码，三个TMDS通道总量为24bits的象素信息。数据岛周期是传送相似的编码，TMDS错误修正（TERC4），每个通道传送4bits，三个TMDS通道总共传送12bits的信息。控制周期中，每个通道传送2bits信息，三个TMDS通道总共传送6bits的编码信息。这6bits信息包括HSYNC/VSYNC/CTL0/CTL1/CTL2/CTL3。在每个控制周期最后的阶段，通过CTLx bit指出下一个周期是视频数据周期还是数据岛周期。
下图表示了一帧图像数据中各个周期的位置
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图20 720×480的数据传送周期
4.1 视频数据周期
视频数据周期传送的是视频的有效象素，每个视频数据周期之前都有前导码，视频数据周期以2位的视频Leading preamble开始。视频数据周期开始时有Guard Band标志后面传输的有效视频数据，视频有效数据传输结束时没有Trailing Guard Band作结束标记。
Guard Band编码成10bits进行传送，分别是： 0通道：0b1011001100； 1通道：0b0100110011； 2通道：0b1011001100。
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4.1.1 视频支持格式
一个HDMI设备所支持的视频格式有可能是RGB 4:4:4；YCBCR 4:4:4；YCBCR 4:2:2 中的任意一种，但是所有的HDMI源端设备和接收端设备都至少应该支持RGB 4:4:4 格式；而对于源端设备和接收端设备支持YCBCR 4:4:4 或 YCBCR 4:2:2 格式，则根据需要而定，但是如果HDMI接收端设备支持YCBCR 4:4:4 或 YCBCR 4:2:2 格式的任意一种，那么以上两种都应该支持。对于格式的支持能力的交换源端和接收端通过E-EDID来进行。
HDMI源端和接收端设备都有可能支持24、30、36、48bits / pixel 的色彩深度格式，但是对于24bits深度的格式，源端和接收端设备都必须要支持。大于24bits的我们称之为“Deep color”模式，虽然所有的深度色彩都是可选的，但是一旦HDMI源端和接收端支持任何一种“Deep color”模式，则必须支持36bits格式的。对于“Deep color”模式而言YCBCR 4:2:2是不允许的。
HDMI支持的象素和帧频分两类，一类是必须支持的，另一类是可选支持的：
表12 HDMI支持的分辨率和帧频
首（必）选格式 分辨率 640×480p 1280×720p 1920×1080i 720×480p 720（1440）×480i 1280×720p 1920×1080i 720×576p 720（1440）×576i 次（可）选格式 720（1440）×240p 2880×480i 2880×240p 1440×480p 1920×1080p 720（1440）×288p 2880×576i 2880×288p 1440×576p 1920×1080p
帧频 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 50Hz 50Hz 50Hz 50Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 59.94/60Hz 50Hz 50Hz 50Hz 50Hz 23.98/24Hz 第27页, 共70页
1920×1080p 1920×1080p 2880×480p 2880×576p 1920×1080i（1250 total） 720（1440）×480i 720×480p 1920×1080i 1280×720p 720（1440）×480i 720×480p 720（1440）×576i 720×576p 1920×1080i 1280×720p 720（1440）×576i 720×576p
25Hz 29.97/30Hz 59.94/60Hz 50Hz 50Hz 119.88/120Hz 119.88/120Hz 119.88/120Hz 119.88/120Hz 239.76/240Hz 239.76/240Hz 100Hz 100Hz 100Hz 100Hz 200Hz 200Hz 4.1.2 象素编码和色彩深度
HDMI支持3种象素编码：RGB 4:4:4；YCBCR 4:4:4；YCBCR 4:2:2，同时支持4种色彩深度：24、30、36、48bits / pixel，而仅仅RGB 4:4:4 和 YCBCR 4:4:4可用在多于24bits的“Deep Color”模式。
以24bits为例，图25表示RGB 4:4:4 格式的编码：
图21 默认象素编码：RGB 4:4:4，8bits/分量
而图26所示的是24bits YCBCR 4:2:2 信号映射和传输时序，因为4:2:2仅需要每个象素2
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个分量，所以24bits被分成了12bits 代表 Y，12bits 代表 C。
图22 YCBCR 4:2:2 分量
在HDMI种应用的YCBCR 4:2:2象素格式更像ITU-R BT.601标准中规定的，高8位代表Y映射到通道1的8位，低4位映射到通道0的低4位，如果采用多于12位的，则有效位应该左移，而LSb应该补零。
第三种编码：YCBCR 4:4:4与第一种类似，如图27所示：
图23 8位YCBCR 4:4:4格式映射
对于色彩深度位24bits/pixel的格式，象素的传送速率与TMDS时钟一致，而对于更深的色彩深度，TMDS则应该比象素时钟更快，以提供更高的带宽，TMDS时钟是随着象素字的大小而改变的：
24位模式：TMDS clock = 1.0 * pixel clock (1:1)； 30位模式：TMDS clock = 1.25 * pixel clock (5:4)； 36位模式：TMDS clock = 1.5 * pixel clock (3:2)； 48位模式：TMDS clock = 2.0 * pixel clock (2:1)；
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4.2 数据孤岛周期
数据孤岛用来传送音频采样数据和辅助数据，辅助数据包括信息帧和其他用以描述音频和视频流的数据，每个数据孤岛都以前导码开始，接着是Leading Guard Band，然后是孤岛数据。
在每个数据孤岛的TMDS时钟周期，包括Guard Band，TMDS通道0的第0和第1位传送经过编码的HSYNC和VSYNC；TMDS通道0的第2位用来传送包头（Packet Header）；通道1和通道2用来传送包数据，如图22所示，每个包有32象素长度，并且经过BCH ECC错误校验保护。
数据孤岛期间，3个TMDS通道都传送由4bits转换成10bits的数据，并且应用TMDS Error Reduction Coding（TERC4）降低误码率。
图24 TMDS周期与编码类型
对于源端来说，必须要考虑数据孤岛周期的持续时间，用以确定视频信号的水平和垂直标志信号的消隐周期和同步信号，所以必须遵照一下规则：
1) 所有TMDS控制周期至少应该保持tS,min(12)特征（象素）长度； 2）数据孤岛应该至少包含1个数据包，其长度至少是36象素长度；
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3）孤岛应该包含整数倍的数据包，为了确保数据的可靠性，不能超过18个包； 4）0、1或更多的数据孤岛一般是在两个视频数据周期之间发生；
5）当传送视频信号的时候，至少应该有1个数据孤岛在两个视频域之间发送。
4.3 控制周期
控制周期用来传送前导码，同时作为接收端的特征同步。HDCP规程定义的增强型加密状态信令ENC_EN code（CTL0:3 = 1001）在这里不作强制要求。
前导码之后紧接着是视频数据周期和数据孤岛周期，由8bits控制字组成，表明接下来的数据周期是视频数据周期还是数据孤岛周期。CTL0、CTL1、CTL2和CTL3表明数据周期的类型，剩余的控制信号HSYNC和VSYNC会根据帧的行列而不同。
强制的前导码定义如下：
表13 前导码对应的每个数据周期类型
CTL0 1 1 CTL1 0 0 CTL2 0 1 CTL3 0 0
数据周期类型 视频数据周期 数据孤岛周期 在TMDS接收端需要确定串行数据特征边界，一旦所有通道的特征边界被确定，接收端就已经与串行数据同步，就可以从数据通道恢复出TMDS特征从而进行解码，TMDS数据会提供周期性的解码同步特征。
为了能够让接收端有足够的时间同步，规定接收端需要至少大于等于tS,min（12）特征长度，而源端也有时会发送一个扩展的控制周期，如表17所示
表14 TMDS接收同步建立时间和扩展周期参数
参数 tS,min tEXTS,max_delay tEXTS,min
描述 最小持续控制周期 扩展控制周期最大时间 扩展控制周期最小持续时间 值 12 50 32 单位 TPIXEL ms TPIXEL 第31页, 共70页
每个视频数据周期数据岛周期均开始于一个Guard Band，这样设计的目的在于在控制周
期之后明确限定后续的跳转是数据周期，Guard Band是由三个特殊的字符组成的。
对于Guard Band这个东东是个什么概念，以下进行说明：
它的作用就是明确在出现Guard Band之后的数据是有效视频象素数据或者是数据岛周
期的有效数据。对于两种不同的数据周期和数据岛周期其Guard Band也不一样。
数据岛周期中，Guard Band分为两种，在有效数据之前的是前导Guard Band，在传输完有效数据之后出现是trailing Guard Band。两个Guard Band的作用就是精确的限定了有效数据位置。下图是数据岛周期中前导Guard Band 和trailing Guard Band 。
图25 数据岛前导码和保护码
数据周期中，只有前导Guard Band，而没有trailing Guard Band。下图中是视频数据前导Guard Band的TMDS发送值。
图26 视频数据周期中的前导码
5 HDMI数字版权保护系统
由于采用纯数字视频格式的传输连接，视频内容可以无限制的复制、播出，且信号质量相对于信源不会出现较大的衰减或退化，因而国际运动图像组织非常担忧高价值数字视频内容著作版权的保护，从而迫切希望能阻止使用计算机利用数字接口对手保护的数字视频内容进行非法复制。鉴于此，在DVI数字接口规范正式公布一年后，intel组织推出了HDCP技术，并于2003年9月发布了1.1修订本。同样是数字传输接口的HDMI接口规范，也包含了对HDCP
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技术规范的支持以便保护数字内容。
HDCP（high band-width digital content protection）高带宽数字内容保护规范，是以商业娱乐内容的社团组织专利使用权DCP LLC(digital content protection,LLC)的形式，对通过DVI或HDMI接口进行的商业娱乐数字视频内容进行加密保护的规范。该规范有国际运动图像联盟实施，防止从DVI接口输出的任何拷贝行为。HDCP是一个从信源发射器到接收端（包括相应芯片制造商）整个传输链上对数字视频内容进行密钥式安全保护的协议。实施这个协议后，HDMI接收器必须是符合HDCP规范的才能接收显示一个被加密保护的HDCP源信号。具体实施分为三个步骤：
1. 在符合HDCP技术要求的发射端和接收端之间，显示接收设备须使用密钥（SECRET
KEYS）进行版权许可的鉴定识别证明（authentication of a licensed）
2. 数字视频内容的加扰与解扰
3. 接收端显示设备种的密钥必须在事件的进行中可变更的鉴定编码相一致。
凡是HDCP组织成员的数字视频内容供应商都被赋予一个身份标识，在交纳费用后其数字视频内容将受到保护，成员中的发射播放设备和显示接收设备制造商同样也被组织要求一个唯一的HDCP器件密钥，它就是DCP LLC提供的内容版权使用授权许可。通常它是由一个40组、56bit阵列密码组成的，就像一个串行数字，需要存储在一个可编程的NVRAM(non volation RAM)中，而不是通常的ROM中。视频发射端中的key称作AKSV，接受显示端中的key称作BKSV。
HDCP系统的工作完全取决于发射端和接收端设备之间的密钥交换。除被保护的内容外，收发之间的所有HDCP信息交换都是通过DDC bus进行的。
其数据信息交换过程如图：
第一步：一个合法的HDCP发射器在发射保护连接前，必须首先鉴别假手起是否合法。即在接收和发射器之间交换一个40组的密钥矢量，收发双方将获得的KSV和自己存有的密钥进行各自独立的运算，运算的结果与发射端值对比，若二者匹配，则发射端就能确定此接收器为HDCP适合接收者。
第二步：一旦发射端鉴定了接收端为合法，发射器便开始发射建立在图像帧结构商的帧加密数据，接受断则必须实时解扰数据（去伪随机）才能正确的显示图像。
第三步：当发射器像接收器连续传送加扰数据时，发射器还必须随时鉴定新的鉴别值，用接收端在此之前蹭接收过的每一个128个编码帧进行计算和识别，以保证发射端发射连接
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的真实性和安全性而不存在偷听、窃密。在这种情况下，系统还允许发射断对接收端重新进行鉴定认证，过程从上述第一步开始。
HDCP规范还强调，HDCP密钥对每一个发射器或接收器都是唯一的，由于它的容量较小（约280BYTE），容易和EDID放在同一个PRAM中，这样很容易被窃取。规范建议典型的做法是将密钥存书在独立的NVRAM中，因为器件的KEYS决不会在系统通讯时通过DDC发射时被打开或暴露。对于大规模生产时，密钥的烧录过程也不要从电缆上进行，以防黑客从系统与通讯时盗取密钥。为保证HDCP keys的安全性，在HDCP特性参数中对keys的保存提供一个附加的保护层，允许各设备制造商将获得的keys应用各自的加密算法处理后存储。
HDCP规范是一个透明的，非强制性的规范，也允许一个通过DVI数据电缆发射的不受约束的多媒体内容的拷贝。
6 HDMI测试方案
HDMI组织在成立之初就考虑道了兼容性问题，在电气以及协议标准制定之后也制定了相应的一致性测试标准（CTS），并先后在全球成立了5个ATC（授权测试中心），目前所有ATC采用同样的测试设备和测试方法对三类设备（源端设备、接收端设备、传输电缆）进行一致性测试，只有通过ATC测试合格后才给予HDMI的授权，准许其产品打上HDMI徽标进行销售。对于HDMI芯片及设备生产商来说，了解CTS的测试原理以及方法流程对于其产品的设计、调试和工程化以尽快进入市场也会有相当大的帮助。
CTS规定的测试内容按照特性分有：电气特性测试、连接器特性测试、协议测试、音视频分析测试，以及EDID/DDC/CEC分析测试；按照设备分有：源端测试、接收端测试、传输线缆测试、转发器测试等。
这里根据Tek公司提供的测试方案，从CTS中提取出接口硬件电气特性测试考察的内容进行探讨，对协议方面的测试不予以关注，主要测试内容如表25所示。当然如果要通过ATC的认证，还需按照参考CTS 1.3中所有测试内容和要求去进行操作。
这一章对使用到示波器的测试项目进行说明，在下一章中说明其余的测试项目。
表15 HDMI接口硬件测试内容
电接口 源端
信号 时钟-数据 测试 数据眼图（Data Eye Diagram） 时钟抖动（Clock Jitter）
CTS测试编号 7-10 7-9 测试点 TP1 第34页, 共70页
时钟占空比（Clock Duty Cycle） 过冲/下冲（Overshoot/Undershoot） 上升/下降时间（Rise/Fall Time） 对间偏移（Inter-pair Skew） 数据-数据 单端 接收端 传输线缆
对间偏移（Inter-pair Skew） 对内偏移（Intra-pair Skew） 抖动容限（Jitter） 最小/最大差分摆幅容限 对内偏移（Intra-pair Skew） 差分阻抗 数据眼图 7-8 7-5 7-4 7-6 7-6 7-7 8-7 8-5 8-6 8-8 5-3 TP1/2 TP2 低电平输出电压（Low Level Output） 7-2 对上面表格中的测试项目进行理解我们需要借助于以下框图。下图中是一个HDMI接口
的点对点的系统，我们把CTP1端作为源端，把CTP2端作为接收端。当测试源端的性能的时候，选择CTP1端作为测试点，中间连接测试夹具，然后通过测试夹具连接到示波器上进行测试，有关测试夹具在下面会有介绍。当测试接收端性能的时候，选择CTP2作为测试点，在接口处也是通过测试夹具连接到DTG（数据定时发生器），DTG产生时钟和数据，时钟和数据中附加抖动和偏移来检验接收端的性能。另外，在传输线缆测试中，所选取的测试点为CTP1/2，则是融合了源端和接收端测试组网，DTG通过测试夹具与线缆相接，线缆的另一端通过测试夹具与示波器相接，DTG产生时钟和数据，并且时钟和数据中附加抖动和偏移，在示波器上测量通过线缆后扩大的抖动和偏移，以此来检验线缆性能。
图27 测试点示意图
6.1 测试仪器要求
测试设备按照第二种分类原则分为源端、接收端、传输线缆、转发器的测试仪器，CTS
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通过自己的认证在其规范中列出了一个“推荐测试仪器”的列表，请见CTS 1.3，也就是说这些仪器是在ATC机构使用的测试仪器，一旦自己有了同样的设备，测试合格后，理论上在ATC做认证就没有问题了。
但是据了解现在ATC所使用的都是安捷伦的设备，而我们采用的是泰克的测试设备，两家设备还是有一点点差别，通过泰克测试的产品要拿到ATC进行测试不一定都能通过。不过有一点，只要我们单板做的好，所留的裕量比较大，也不怕ATC用不同的测试设备。
6.1.1 测试夹具（TAP）
所谓的测试夹具其实和我们平时使用的网口测试夹具差不多，也就是一块PCB板，出了不同的接口，在PCB板上出的信号线实现精确的等长设计，另外，PCB板所使用的材质也不一样，普通PCB板是用的FR4,测试夹具上使用的是roges材质的。其特点是：允许外部提供3.3V直流电源，同时采用3.3V的稳压；每个TMDS信号端必须采用3.3V上拉，电阻选用50欧姆，1％精度的；至少有1个GND pin放置在测试端口附近。
泰克公司的测试夹具有两种：插头型(TPA-P)适合于源端测试，插座型（TPA-R）适合于接收设备端测试。
TPA-P
TPA-R
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图28 安捷伦提供的HDMI测试夹具
6.1.2 抖动/眼图分析仪
抖动和眼图的测量都和一个恢复时钟有关，此恢复时钟由时钟恢复单元（CRU）产生，此恢复时钟最接近HDMI规范中的理想时钟，它作为测量TMDS时钟抖动和数据眼图的触发源。
如图29和图30所示：
图29 TMDS眼图测量框图
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图30 TMDS抖动测量框图
对于测量接收端和传输线缆的TMDS时钟大于165Hz的工作模式情况下，测试仪器需加均衡器，可用仪器内部集成的均衡器组件来进行测量。
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐仪器：
10MHz的恢复时钟要求至少±0.2dB，20MHz的恢复时钟要求至少±1dB，50MHz的恢复时钟要求至少+2/-6dB；从0-20MHz，抖动要求控制在相位±1.8度。
对于时钟低于148.5MHz的测试：推荐采用Tektronix TDS7404 + 2个P7350SMA 差分探头；
对于时钟高于148.5MHz的测试：推荐采用Agilent DSO8000B + N5308A 探头 + 1169A探头放大器；Tektronix DPO70804 + TDSHT3软件版本3.3.0 + P7313SMA 探头。
6.1.3 数字示波器
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐仪器：
对于时钟低于148.5MHz的测试：最低4GHz，-3dB的带宽；输入配置最少1个差分探头和1个单端探头；采样频率最少10G smp/s/通道；存储深度最少16M/通道。
推荐仪器：Tektronix TDS7404。
对于时钟高于148.5MHz的测试：最低8GHz，-3dB的带宽；输入配置最少1个差分探头和1个单端探头；采样频率最少20G smp/s/通道；存储深度最少16M/通道。
推荐仪器：Agilent DSO8000B、Tektronix DPO70804以及此型号以上。
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6.1.4 探头和线缆
? 差分探头
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐：
对于TMDS时钟低于74.25MHz的测试：要求带宽最少3.5GHz，推荐仪器为Tektronix 7330差分探头 + Tektronix 016-1884-00 适配器 + Tektronix 196-3469-00 地针
对于TMDS时钟高于74.25MHz的测试：要求带宽最少8GHz，推荐仪器为Agilent 1169A + Agilent N5380A；Tektronix P7313SMA。
对于地线要求：少于7cm。 ? 差分SMA探头
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐：
对于TMDS时钟频率低于74.25MHz的测试带宽要求至少3.5GHz，对于高于74.25MHz的测试带宽要求至少8GHz；差分输入阻抗100欧姆；单端输入阻抗50欧姆。
推荐仪器：低于74.25MHz的推荐用Tektronix P7350SMA；对于高于74.25MHz的推荐用Agilent 1169A + Agilent N5380A；Tektronix P7313SMA。
? 单端探头
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐：
带宽至少4GHz，推荐仪器：Tektronix P7240；Agilent 1169A + N5380A；Tektronix P7313SMA。
? SMA传输线
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐：
要求低于2米，最好低于1米，带宽至少9GHz，50欧姆阻抗；推荐采用Tektronix 174-1428-00 (1.5m)；Tektronix 174-1341-00 (1.0m)；Agilent N4871A。
? 50欧姆SMA终端
CTS要求测量仪器必须具备如下能力和推荐： 要求50欧姆，精度保持在1％；直接与SMA母头相连。
6.1.5 信号发生器
CTS要求测量仪器必须具备如下能力：
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? 视频格式（24bits 和 36bits）：1920×1080p @ 60Hz、1920×1080p @ 50Hz、720
×480p @ 59.94Hz、1920×1080i @ 60Hz、1280×720p @ 60Hz、720×576p @ 50Hz、1920×1080i @ 50Hz、1280×720p @ 50Hz；
? 数据模式：RGB模式（24、30、36、48bits）；YCbCr 4:2:2模式（仅用于720×480p
和720×576p以及24bits格式）；YCbCr 4:4:4模式（仅用于720×480p和720×576p以及24bits格式）；对于VGA或480p/576p格式且24bits的RGB，音频提供2通道16bits的L-PCM，采样频率为48kHz；能够提供1kHz正弦信号幅度为-18dBFS左声道、400或500Hz正弦信号幅度为-18dBFS右声道；在垂直消隐期，能够发送AVI和one Audio InfoFrame包； ? 能够提供+5V电源；
? TMDS时钟特性：添加抖动成分，1MHz和7MHz用于模仿数据和时钟抖动、500kHz
和10MHz用于模仿数据和时钟抖动、所有抖动成分的幅度可以被独立地调整，范围0-1Tbit；
? TMDS数据特性：可以提供地眼图模板包括27MHz、74.25MHz、148.5MHz、165MHz、
222.75MHz和340MHz，上下过冲小于10％/差分摆幅为1Vp-p；
? 所有输出：普通模式电平幅度（50欧姆终端匹配上拉到3.3V上）是2.9-3.3V、差分
摆幅0V（±0.06V）到1.2Vp-p（步进10mV）、通道间的偏移0-37ns（0.1Tbit） CTS推荐的信号源如下：
当TMDS时钟小于74.25MHz时，推荐：Tektronix DTG5274、Tektronix AWG710；当TMDS时钟大于74.25时，推荐：Agilent E4887A系列、Agilent E4438系列、Tektronix DTG5334、Tektronix AFG3102 AFG等。
6.2 TDSHT3软件介绍
TDSHT3内嵌HDMI CTS一致性测试程序，包括软件时钟恢复，确保结果的准确。准确的眼图绘制和高精度超限测试提供了可以信赖的结果。执行接收器测试时，它使用闭环测量准确地消除了由于测试设置带了地不确定因素。
TDSHT3同时提供了自动化功能加快了测量与验证地速度，通过TDSHT3远程控制DTG（数字信号发生器）和AWG（任意波形发生器），可以自动完成复杂地测试过程，把接收器设备地测试时间从几个消失缩短到几分钟。对于CTS所规定的完整的测试项目，TDSHT3
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完全能够胜任，提供的测试包括源端设备测试、接收器设备测试和电缆测试。
下面章节对整个测试过程和软件的使用进行说明。
1. 在File－Run Application－HDMI Compliance Test Software运行软件程序
2. 接下来会显示出TDSHT3界面。启动软件后所有设置都为默认值。
6.3 源端测试
在测试之前就测试组网图先进行说明：
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对于源端设备的测试，按照上面组网图，源端被测试设备与测试夹具TPA-P相连接，测试夹具时钟通道和DATA0使用SMA连接线缆与探头相连接，时钟通道对应示波器通道0，数据通道对应示波器通道1。在CTS1.1规范中是采用探头插在夹具的方PIN的针脚上的方式捕获信号的，但随着数据传输率的提高，这种方式由于连接的电感效应给信号带来的过冲变得越来越明显，影响到眼图和过冲等参数测试的准确性，在CTS1.2的规范中开始采用SMA的连接方式，这种连接方式可以保证比较好的信号完整性。
在测试夹具上面用排线连接EDID EEPROM，这个EDID Emulator的设备，它的作用是模拟一个支持各种分辨率的Sink设备，在EDID Emulator的EEPROM中会根据HDMI的协议预先设置好各种分辨率的信息，以使支持不同分辨率的Source设备均可以找到与之匹配的Sink设备，从而让源设备发送不同速率的信号以供测试。如果没有EDID Emulator，当夹具插到Source设备的输出端后将看不到任何信号输出。
测试夹具的其余数据通道上面使用50ohm端接进行阻抗匹配。
另外，在探头的外部电压输入需要连接3.3v电压，由于TMDS信号是有3.3V的共模偏置电压的，在实际工作的时候，TMDS信号在Sink接受端会有3.3V的共模上拉来进行偏置的匹配，如果没有上拉匹配的话，Source端将认为没有Sink设备与其连接，所以在测试的时候必
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须在外部强行将信号进行上拉至3.3V，泰克的P7350SMA探头针对此项特性，特别设计了可以在探头上进行上拉偏置的功能。在探头上有正负两个插孔，只要将香蕉头的连线插到插孔上，就可以通过外部的DC Power Supply任意的设置外部的偏置电压。
在测试开始之前还有一个最重要的环节，那就是HOT PLUG。因为测试夹具不是一个终端设备，不能返回HOT PLUG中断，所以需要把源端测试设备的hot plug进行上拉到5v。做好连接工作之后就可以打开软件进行测试了。
6.3.1 数据眼图
测试编号 测试子项目 测试目的 测试设计 测试组网图 7-10 数据眼图 考察每个TMDS差分通道的眼图是否符合规范中要求的标准 眼图参考图12所示眼图模板 以Tektronix DPO70804为测试仪器举例 测试步骤 1、连接TPA-P-TDR到源端DUT HDMI输出连接器上； 2、连接第1个差分SMA探头到TMDS时钟，并且设为触发信号； 3、连接第2个差分SMA探头到TMDS_DATA0； 4、把每个未连接的TMDS线上拉50欧姆到3.3V； 5、设置源端DUT输出一个视频格式，时钟频率分别采用27MHz、74.25MHz、
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148.5MHz和222.75MHz（如果支持的话）； 6、在数字示波器上捕捉眼图； 7、与图12所示眼图进行比较：如果压眼图模板，则FAIL； 8、在过零点测量数据抖动，如果数据抖动大于0.3Tbit，则FAIL； 9、重复几次测量。 预期结果 测试说明 软件操作：
1、在TDSHT3主面板上选择－source，然后在clock-data面板中选择EYE Diagram选项
符合眼图模板 无
2、选择Configure，在input 面板中有Clock和Data，按照前面探头所对应的通道，在这里选择Clock对应ch1，data对应ch2。其余的都选择默认。
3、 选择Connect进行连接，然后选择View Waveform观察得到的波形是否和给出的波形
相似，一般通道连接正确的话出来的波形都相似，如果没有波形的话很可能是由于3.3v直流偏置没有加上。
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4、 运行run后如果测试成功软件会自动给出结果并显示眼图的打点情况。
5、 点击half screen会出现TDSHT3的主界面，产生的测试报告文件路径就在Report File。
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6、 在Result Details中可以看到结果细节
7、 点击Result Statistics可以看到结果状态
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6.3.2 时钟抖动
测试编号 测试子项目 测试目的 测试设计 7-9 时钟抖动 考察TMDS时钟，是否超过规定的抖动要求 抖动符合源端AC特性要求，如表6；抖动测试考察下图所示： 测试组网图 以Tektronix DPO70804为测试仪器举例 测试步骤 1、连接TPA-P-TDR到源端DUT HDMI输出连接器上； 2、连接差分SMA探头到TMDS时钟； 3、设置示波器和CRU：平均每个通道16M采样点； 4、设置源端DUT输出一个视频格式，时钟频率分别采用27MHz、74.25MHz、148.5MHz和222.75MHz（如果支持的话）； 5、在数字示波器上捕捉波形； 第47页, 共70页
6、测量抖动，如果超过0.25Tbit，则FAIL； 7、重复几次测量。 预期结果 测试说明 软件操作：
1、在TDSHT3主面板上选择－source，然后在clock-data面板中选择Clock Jitter选项
符合表6所示的源端AC特性 无
2、配置Clock为REF1,其余为默认。
3、连接并观察波形是否和参考波形相似。
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4、Run后会自动产生结果。在Result中会有Pass或Fail。
6.3.3 时钟占空比
测试编号 测试子项目 测试目的 测试设计 7-8 时钟占空比 考察TMDS时钟占空比，是否超过规定的占空比要求 占空比符合源端AC特性要求，如表6；占空比测试考察下图所示：
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测试组网图 以Tektronix DPO70804为测试仪器举例 测试步骤 1、连接TPA-P-TDR到源端DUT HDMI输出连接器上； 2、设置源端DUT输出最高时钟频率的视频格式； 3、连接差分探头到TMDS时钟上； 4、在示波器上显示1个时钟周期； 5、设置示波器：以时钟上升沿触发，打开infinite persistence，测量占空比，捕捉至少10000个； 6、测量最大和最小的占空比； 7、重复几次测量。 符合表6所示的源端AC特性，范围为40-60％ 无 预期结果 测试说明 软件操作：
1、在TDSHT3主面板上选择－source，然后在clock-data面板中选择Duty Cycle选项
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