相比20年前，现今对于电子产品标准的需求愈发强烈。如果没有数字标准，手机之间无法实现数字通信，DVD播放机无法播放高质量图像。不过，无论标准推行者如何努力使自己的标准尽量精确细致，也很难面面俱到的考虑到每一厂商和每一产品的细微工作特点和方式。同时，即便是对于看似设计完美的标准，不同厂商将其应用到自己的产品中时，也有不同的解读方式。这样的模糊性导致市场上的产品往往互不兼容，影响消费者对产品的接受，进而影响销售。
　　为避免这一情况，很多标准都包含了兼容性测试，这就大大增强了电器产品厂商的信心，确信自己的产品可以正常工作。例如，IEEE 1394和USB都是这类接口，均需要产品通过其兼容测试，方可贴有相应标识。
　　 HDMI 和兼容测试
　　高清晰多媒体接口（HDMI）是对基带信号进行数字传输的接口，是基于数字视频接口技术（DVI）发展起来的，DVI技术可以将图像和视频信号从个人电脑传输到家电显示器上。HDMI和DVI完全兼容，只需将线缆一头安装上DVI连接器，另一头安装上HDMI连接器，便可以实现旧的DVI设备和新型HDMI设备之间的互连。
　　与DVI相比，HDMI有许多优点。首先，HDMI可以同时传输视频信号和音频信号。音频信号被压缩成音频样本包（Audio Sample ket），通过每个视频传输片段之间的空白间隔进行传输。HDMI既支持压缩音频信号，也支持未压缩音频信号，非常适合运载MPEG-2、Dolby Digital（AC-3）和等普遍的音频格式，以及和多频道音频。HDMI规格的最新版本1.1还对通过HDMI传输DVD音频信号的方式做出了定义。
　　其次，HDMI连接接口相比DVI连接接口更适合消费电子产品。由于DVI同时承载模拟格式和数字视频格式，因此接口体积相对较大。和许多D类连接器一样，DVI接口需要用螺丝刀才能固定。HDMI接口体积很小，通过摩擦连接，消费者可以轻易安装到DVD播放机、机顶盒及电视机上。
　　HDMI还有许多其他优势。例如，可以通过HDMI接口将目前音频和视频格式的信息传输到演示设备上。演示设备可以利用这一信息自动调节视频解析度、画面比例和音频格式，从而更好的配合输入信号。
　　当HDMI联盟创始成员定义HDMI标准时，他们认识到，兼容测试对于标准至关重要，这有利于帮助消费者建立信心，相信不同的HDMI设备也可以互通协作。因此，伴随HDMI规格一起发展出了HDMI兼容测试规格（CTS）。
　　值得电子产品设计者注意的是，根据HDMI规格设计产品可以制造出完全可互通操作的HDMI产品，而根据HDMI CTS设计产品则可以避免那些容易使产品出错的设计。
　　HDMI CTS
　　HDMI CTS为采用HDMI规格的业者、开发能与市面上其他HDMI产品互通的指南。HDMI CTS包含用来测试HDMI兼容性的程序与建议使用的测试设备。HDMI授权测试中心（ATC）以CTS文件中所指定的做法与设备，执行CTS测试。
　　制造商能以HDMI CTS作为指南，自行设立HDMI测试实验室，在提交产品至HDMI ATC前进行初步测试。事实上，采用HDMI规格的业者，一旦每种类别都在ATC有一项产品通过测试，即可自行测试产品。此4种HDMI类别为来源装置（source）、终端装置（sink）、复送器（repeater）与缆线（cable），如表１所述。无论提交至ATC或是自行测试实验室，每项产品都必须通过HDMI CTS文件中的完整测试程序，并且必须使用HDMI CTS中所列出的设备（或其同等设备）。
　　类别 描述 举例
　　对于不同的分类设备，HDMI CTS分别有着不同的测试规定。每部设备上的每个HDMI输入和输出接口都必须通过完成详细的兼容性测试。而且，在每项产品分类之中，还分设了许多不同的二级类别，用于待测设备（DUT）。Source和Sink类别中的产品测试包括“扩展演示识别数据（EDID）”、电子、协议、音频和视频之间的兼容性，以及DVI互操作性。Repeater测试包括了Source和Sink类别中的所有测试，同时还包括了对重复输入输出端口（Repeated Input and Output Ports）和物理寻址的测试。Cable类别包括对机械和电子兼容性的测试。
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HDMI协议解析
本文从软件工程师角度对HDMI spec进行解析，基于的spec版本为1.4，也是设备支持最多最成熟的版本，目前最新版本为2.0。
HDMI(High-Definition Multiface Interface)是Hitachi, Panasonic, Philips, SiliconImage, Sony, Thomson, Toshiba几家公司共同发布的一款音视频传输协议，主要用于DVD, 机顶盒等音视频source到TV，显示器等sink设备的传输。传输基于的是TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)协议。此外，使用TMDS也是DVI标准的主要特点 。
2 物理结构
上图是HDMI block结构图，可以看出HDMI用于audiovisual source和sink之间的连接，HDMI cable由3组差分信号传输TMDS数据，1组差分信号传输clock。此外，HDMI还有一个DDC的通道连接到sink的EDID。CEC和HEAC都是HDMI的可选协议。
HDMI定义了五种类型的connector，上图是最常见的type A。
1-9是TMDS data传输用到的引脚，共有三组;
10-12是TMDS clock传输用到的引脚，共有一组，TMDS clock就是
13是CEC引脚，一种消费电子兼容的传输协议;
14是保留引脚;
15,16是DDC的引脚，DDC是基于I2C协议传输，故引脚为SCL和SDA;
19是HPD引脚，用于建立连接。
HDMI传输由三组TMDS通道和一组TMDS clock通道组成，TMDS clock的运行频率是video信号的pixel频率，在每个cycle，每个TMDS data通道发送10bit数据。
上图是HDMI传输的示意图，从图中可知，HDMI传输如下四种类型数据：
(1)Preamble控制信息，图中的CTLx，可用来表示后面传输的是data island还是video data。通过channel1和2的D[1:0]传输，占用4bit。
(2)Data Island，即数据包，如Audio数据包。通过3个channel的D[3:0]传输，占用12bit。
(3)Video Data，视频数据。示意图中传输的是RGB格式图像，R,G,B分别通过channel2,1,0传输，每个颜色8bit，共24bit。
(4)HSYNC, VSYNC。使用channel0的D[1:0]传输，占用2bit。
8bit的数据在source经过TMDS encoder后得到10bit数据，经过serializer后串行输出;在sink端先进行复原成10bit的数据，再通过TMDS decoder得到8bit的源数据。
此外，HDMI视频是stream式的传输，不涉及packet式的传输。
上图是传输720x480p video的hdmi timing图。
在video data period，有效的video数据进行传输;
在data island period，audio和auxiliary数据以包的形式进行传输;
在control period，CTLx和HSYNC, SYNC进行传输。
data island period和control period都是在消隐区进行。图中行消隐占用138像素，场消隐占45行。
上图中是对时序图中描述的三种period分别传输的数据和编码类型进行说明。video数据从8bit/channel encode后变为10bit/channel, data island的packet数据从4bit/channel encode后为10bit/channel, control数据从2bit/channel encode为10bit/channel。
Control Period
只有两种类型的preamble信息组合，CTL0:3=1000代表接下来的是video data period，CTL0:3=1010代表接下来的是data island period。HSYNC, VSYNC此时也有可能发生变化。
Video Data Period
video data period以2个字符(pixel)长度的leading gurad band开始，guard band如下：
ch0: q_out[9:0] = 0b
ch1: q_out[9:0] = 0b
ch2: q_out[9:0] = 0b
Data Island Period
data island period传输audio数据和辅助数据，辅助数据包括Infoframe和其他用于音视频信息描述的数据。data island period以2个字符长度的leading guard band开始，并以2个字符宽度的trailing guard band 结束。guard band如下：
ch0: q_out[9:0] = n.a
ch1: q_out[9:0] = 0b
ch2: q_out[9:0] = 0b
data island传输的packet类型和格式详见spec说明。
三个传输阶段的过渡过程如下图所示：
(1) 左一是control period， 分别占用三个channel的D[1:0]，channel 0传输HSYNC, VSYNC, channel1,2 传输Preamble
(2) 左二是data island period，分别占用了三个channel的D[3:0]，channel 0的D[1:0]传输HSYNC, VSYNC， channel0的D[3:2]传输packet header, channel 1,2的D[3:0]传输packet。并且两端以guard band隔离
(3)右二接下来又是control period
(4)右一是 video data island, 占用了全部三个通道，并且开始以guard band 隔离
支持三种pixel encoding：RGB4:4:4, YCbCr4:4:4, YCbCr4:2:2
video format除了CEA-861-D中格式外，还会支持一些较特殊的格式
color depth可支持一个像素24, 30, 36和48bits
下面分别是24bit/pixel的RGB444, YCbCr422, YCbCr444的pixel encoding示意图。RGB444每个颜色占8bit， YCbCr422中Y占12bit，C占12bit，YCbCr444中Y,Cb,Cr都占用8bit。
Deep Color模式
Pixel Packing
24 bit mode: 1 pixel/group, 1 fragment/group
30 bit mode: 4 pixel/group, 5 fragment/group
36 bit mode: 2 pixel/group, 3 fragment/group
48 bit mode: 1 pixel/group, 2 fragment/group
1fragment/TMDS clock, 如30bit下的4pixel，需要5次传输完成，每次1个fragment。
Audio数据以Audio Sample Packet或High Bitrate Audio Stream Packet的形式传输，但是HDMI没有传输audio clock，因此sink设备需要进行audio clock regeneration。原理如下：
128?fs=N&fTMDS/CTS
N和CTS会在Audio Clock Regeneration Packet中进行传输，TMDS clock可通过硬件获取，因此sink端可算出source传输的audio clock。
Infoframe以Infoframe packet的形式传输，它的大小不超过30字节加上一个checksum字节。具体infoframe的格式及内容需要查看spec。
AVI(Auxiliary Video Information) Infoframe
Audio Infoframe
HDMI Vendor Specific Infoframe, 传输4kx2k或3D格式时需要发送此packet
EDID & DDC
sink设备在ROM中存放EDID信息，source在收到HPD后会通过DDC通道读取EDID得到显示设备的属性。EDID包含两部分，前128字节符合EDID1.3数据结构，128字节的扩展EDID，符合CEA extension verison3。CEA extension verison3如下图所示。
HDMI sink设备在第一个扩展EDID中包含HDMI VSDB，source在读取EDID后会根据是否有此block来判断设备是HDMI还是DVI。
source会监测HPD pin的状态，当source和sink连接后，如果HPD为高电平，说明sink设备正常可以工作，source可通过DDC读取EDID，如果为低电平，说明sink已断开。
sink可通过拉低HPD超过100ms来向source表明EDID发生了变化，此时source会重新读取EDID。
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f e at u r e s
b e n e f i t s
Data Island Decoding
Decodes all metadata, control data, data islands, infoframes and auxiliary channel data, etc. Decodes
audio sample packets—including the decoding of the Channel Status Bits and the control bits.
HDMI and MHL Protocol Decoding
Decodes protocol data such as guard bands and preambles. Enables diagnosing protocol compliance
test failures.
HDMI DDC Data Decoding
Decodes all DDC transactions including EDID reads and HDCP authentication.
You can view HDCP
registers in human readable text and pinpoint failures in authentication.
MHL C-Bus Data Monitoring
Enables monitoring of MHL C-Bus transactions either passively between an MHL source and an MHL
sink or while emulating an MHL sink device.
Real Time Monitoring Mode
View and monitor the incoming video image and metadata using the new Real Time monitoring mode.
You can monitor all the data island data including infoframes and the DDC transactions and MHL
C-Bus transactions.
Capture Playback
The Playback function enables you to make a capture from any HDMI or MHL source device and play it
back to an HDMI or MHL sink device under test.
Passive Monitoring
Captures and decodes video, metadata, control data and protocol data passively between a source and
a sink device up to 300MHz if the content from the source is not HDCP encrypted.
If the source
content is encrypted, only the DDC, CEC, MHL C-Bus and timing parameters are captured.
Encrypted Link Analyzer (Optional Feature)
Monitor or capture and analyze HDCP encrypted protocol data transmitted between a source device
and sink device up to 300MHz. All metadata, audio and timing data can be monitored or captured even
when the content from the source is encrypted with HDCP content protection.
HDMI Source Compliance Test (Optional Feature)
Supports testing of HDMI source devices for compliance to Sections 7.4 (Protocol), 7.5 (Video), 7.6
(Audio), 7.7 (DVI) and 7.8 (Advanced Features) of the HDMI CTS 1.4
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Author：admin
Prior to mass producing or distributing any Licensed Product or component that claims compliance with the HDMI Specification (or allowing someone else to do such activities), each Adopter must submit the first product of each Licensed Product type (i.e. source, sink, repeater, or cable) to an HDMI Authorized Testing Center (ATC) for testing.
As a professional leading HDMI products manufacture, Shenzhe Shunxun Electronics Co.,Ltd submitted our product to Sony Corporation HDMI ATC and passed the testing.Recommended
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