一种基于电子开关的HDMI测试方法

技术领域

本发明涉及一种HDMI测试方法，尤其涉及一种基于电子开关的HDMI测试方法。

背景技术

HDMI(High-Definition Multimedia Interface)作为一种广泛应用于高清视频和音频传输的数字接口，其信号传输的质量直接影响到最终显示效果。随着高清和超高清内容的普及，对HDMI接口的测试要求也越来越高，急需一种高效、准确的测试方法来确保其性能。

传统的HDMI信号测试方法主要依赖于手动操作，使用普通示波器对接口上的信号线逐一进行测量，这种方法操作繁琐、效率低下，而且容易因为人为因素导致测试结果的不准确。随着测试需求的提高，市面上也出现了一些自动化测试设备，这些设备通常集成了专用的测试软件和硬件，能够自动完成信号的采集和分析过程，提高了测试效率。然而，这些设备通常价格昂贵，且专用性强，灵活性不足。

近年来，随着电子技术的发展，电子开关因其快速切换信号通道的能力被引入到HDMI信号的测试中。通过将电子开关与示波器相结合，可以实现对HDMI接口上多个信号线的快速切换和连续采集，大大提高了测试效率。然而，现有的基于电子开关的测试方法仍存在一些问题。首先，信号切换的时间过长可能导致信号采集的不连续，影响测试结果的准确性；其次，现有方法对信号分析的参数较少，无法全面评估HDMI接口的性能；最后，部分测试方法未能提供稳定的Termination电压，可能会影响被测设备的信号输出质量。

因此，有必要针对现有基于电子开关的HDMI信号测试方法的不足之处进行全面的优化和改进，提供一种更为高效、准确的测试方法，，具有重要的实际应用价值和推广前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电子开关的HDMI测试方法，保证信号采集的连续性和准确性，提高测试结果的准确性和可靠性，能够更准确地评估HDMI接口的性能。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于电子开关的HDMI测试方法，包括如下步骤：S1)建立多通道高带宽示波器与测试设备之间的物理连接，并配置电子开关配置切换不同的信号通道；S2)通过电子开关依次选择HDMI接口上的多根高速信号线，并将其连接到示波器的相应通道上进行信号的采集；S3)从采集到的信号波形中测量并计算出如下信号参数：单端和差分属性、信号之间的偏移、信号对之间的偏移、单端的电压、差分电压以及差分信号的眼图抖动；S4)通过外部电源或者示波器通道内部提供3.3V的termination电压。

进一步地，所述步骤S1通过线缆将示波器通道与电子开关连接，并对电子开关进行配置，使得示波器的每个通道都通过一根线缆与电子开关相连。

进一步地，，所述多通道高带宽示波器为4通道高带宽示波器，通过配置好的电子开关，依次选择HDMI接口上的8根高速信号线。

进一步地，，所述步骤S2对每根信号线采集一定时间内的信号波形，并控制采样频率至少为信号频率的两倍。

进一步地，，所述步骤S3通过计算差分信号在不同时间点的标准差来获得眼图抖动值，标准差的计算公式为：

σ_ΔV＝sqrt((1/N)*sum((ΔV[n]-mean(ΔV))^2))；

其中，ΔV[n]表示在第n个采样点上的差分电压，mean(ΔV)表示差分电压在整个时间窗口内的平均值，N表示采样点的总数。

进一步地，，所述步骤S4中的外部电源具备过流和短路保护功能，波动范围控制在±0.05V以内。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于电子开关的HDMI测试方法，提升测试效率和准确性，确保测试结果的可靠性。具体而言，本发明解决的技术问题及达到的技术效果如下：

1、信号采集的连续性和准确性:在传统的HDMI信号测试方法中，由于依赖手动操作或者设备切换速度较慢，很难实现对HDMI接口上多条高速信号线的连续且快速的采集。这就可能导致采集到的信号数据出现断裂，无法准确反映被测设备的真实性能，影响测试结果的可靠性。本发明通过引入电子开关，并优化其切换时间，实现了对HDMI接口上多条信号线的快速且连续采集，从而提高了信号采集的连续性和准确性。

2、全面性的信号分析:现有的HDMI信号测试方法往往只关注单一或少数几个参数，无法全面评估HDMI接口的性能。这种片面的测试可能会遗漏一些关键性能指标，导致测试结果的不全面，无法准确判断被测设备的性能。本发明在信号分析阶段引入了对多种参数的测量，包括单端和差分属性、信号之间的偏移、信号对之间的偏移、单端的电压、差分电压、差分信号的眼图抖动等，通过全面的信号分析，更准确地评估了HDMI接口的性能。

3、提供稳定的Termination电压:在测试HDMI接口的过程中，提供稳定的Termination电压是确保被测设备能够正常工作、输出准确信号的重要条件。传统的测试方法中，Termination电压的提供往往依赖于外部电源，这可能会因为电源的不稳定而影响到测试结果的准确性。本发明通过示波器通道内部或外部电源提供稳定的3.3V Termination电压，确保了在模拟实际工作环境中被测设备能够正确输出信号，提高了测试结果的准确性和可靠性。

附图说明

图1为本发明基于电子开关的HDMI测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明基于电子开关的HDMI测试流程图。

请参见图1，本发明提供的基于电子开关的HDMI测试方法，包括如下步骤：

S1)建立多通道高带宽示波器与测试设备之间的物理连接，并配置电子开关配置切换不同的信号通道；

S2)通过电子开关依次选择HDMI接口上的多根高速信号线，并将其连接到示波器的相应通道上进行信号的采集；

S3)从采集到的信号波形中测量并计算出如下信号参数：单端和差分属性、信号之间的偏移、信号对之间的偏移、单端的电压、差分电压以及差分信号的眼图抖动；

S4)通过外部电源或者示波器通道内部提供3.3V的termination电压。

本发明展现出了显著的优势，具体体现在以下几个方面：

1、提高了测试效率：在现有的最优技术中，测试高速HDMI接口通常需要手动切换测试探头或使用速度较慢的切换设备，这不仅消耗了大量的人工时间，而且增加了测试过程中的误差。本发明采用快速电子开关技术，实现了对HDMI接口上多条高速信号线的快速和自动切换，极大提高了测试效率。在测试过程中几乎消除了人工操作的时间损失，保证了测试的高速进行。

2、提升了测试准确性：现有技术在信号采集和分析环节中往往忽略了一些细节，如信号之间的偏移、差分信号的眼图抖动等，这可能导致测试结果的不准确。本发明在信号分析阶段引入了综合信号分析方法，全面测量了单端和差分属性、信号之间的偏移、信号对之间的偏移、单端的电压、差分电压、差分信号的眼图抖动等多个参数，确保了测试结果的全面性和准确性。

3、优化了测试环境：在现有技术中，Termination电压的提供往往不稳定，可能受到外界干扰或设备自身性能的限制。本发明通过示波器通道内部或外部电源提供稳定的3.3V Termination电压，确保了Termination电压的稳定性，提高了测试环境的模拟准确性。这不仅解决了传统方法中因为电源不稳定可能导致的测试结果不准确的问题，也提高了测试结果的可靠性。

下面对本发明的主要步骤做进一步的展开说明。

一、连接及配置

在本发明的HDMI高效测试方法中，首先需要建立起测试设备之间的物理连接，并对测试设备进行正确的配置。这个步骤是整个测试流程中至关重要的一环，其正确与否直接影响到测试的准确性和效率。

物理连接：

本发明使用4根高质量的线缆将4通道高带宽示波器与电子开关连接起来。这里的示波器用P表示，其通道分别用C_i(i＝1,2,3,4)表示。电子开关用S表示，线缆用L表示。因此，连接的关系可以用P(C_i)-L-S来表示，意味着示波器的每个通道都通过一根线缆与电子开关相连。线缆的质量对于信号的传输质量有着直接的影响，所以本发明需要确保线缆具有足够的带宽和良好的屏蔽效果，以最小化信号在传输过程中的损失和干扰。

电子开关配置：

电子开关的作用是根据控制信号快速切换不同的信号通道，从而使得单台示波器可以测量多达8根信号线。这里用T来表示信号通道切换的时间，其实际值需要根据测试需求和电子开关的性能来确定，但理论上其值应该远小于信号的周期，以确保信号采集的连续性和准确性。举个例子，如果本发明测试的HDMI信号频率为1GHz，那么信号的周期为1ns。为了确保采集的连续性和准确性，T的值最好能够控制在1ps(1e-12s)量级。

电子开关的配置包括设置其工作模式、控制信号的来源和类型、切换速度等参数。这些参数的设置需要根据具体的测试需求和电子开关的性能来进行。在配置过程中，本发明还需要考虑到信号的完整性，避免因为电子开关的不当配置导致信号在切换过程中的失真。

总的来说，步骤1中的连接及配置工作是整个测试方法中的基础，其目的是为了建立起一个稳定、可靠的测试环境，确保在后续的测试步骤中能够获得准确、可靠的测试结果。这要求本发明在进行物理连接时选择高质量的线缆和连接器，在进行电子开关配置时根据具体需求仔细设置各项参数，确保信号在整个测试过程中的完整性和准确性。

二、信号采集

在完成了步骤1中的连接和配置之后，本发明进入信号采集阶段，这是确保测试准确性和效率的关键步骤。在这一步骤中，本发明将通过电子开关依次选择HDMI接口上的8根高速信号线，并将其连接到示波器的相应通道上进行信号的采集。

信号选择与连接：

本发明使用电子开关依次选择HDMI接口上的8根高速信号线。这里，用S_i(i＝1,2,3,...,8)来表示这8根信号线，用P(C_i)表示示波器的通道。电子开关将S_i与P(C_i)连接，从而使得信号可以被传输到示波器上进行采集。

信号采集：

信号在传输到示波器上后，本发明需要对其进行采集，以便于后续的分析和处理。用V(t)来表示信号的时域波形，其中t表示时间。在采集阶段，本发明会在一定的时间内对信号进行连续采样，用T_s来表示这个采样时间。T_s的取值需要根据信号的特性和测试需求来确定，确保在这个时间内本发明能够获得足够的信号信息。

采样频率F_s是另一个需要关注的参数，它表示每秒钟采样的点数。根据奈奎斯特采样定理，为了能够准确地还原信号，F_s至少应为信号频率的两倍。例如，如果本发明测试的HDMI信号频率为1GHz，那么F_s至少应为2GHz。

采样的结果用V_s[n]来表示，其中n是一个整数，表示采样点的索引。每个V_s[n]对应一个时刻t_n上的信号值V(t_n)。通过这样的方式，本发明将连续的信号转换为了离散的采样点，为后续的信号分析和处理打下了基础。

总的来说，信号采集阶段是整个测试流程中至关重要的一步，它直接关系到测试结果的准确性和可靠性。本发明需要通过电子开关准确无误地选择需要测试的信号线，并确保采样时间和采样频率的设置能够满足测试需求和信号的特性，最终获得足够的信号信息以供后续分析和处理。通过这种方式，本发明不仅保证了测试的高效性，也保证了测试结果的准确性和可靠性。

三、信号分析

在完成信号的采集后，本发明进入信号分析阶段。这一阶段的目标是从采集到的信号波形中提取出对测试和评估HDMI接口性能至关重要的各项参数。这些参数包括但不限于：单端和差分属性、信号之间的偏移、信号对之间的偏移、单端的电压、差分电压以及差分信号的眼图抖动等。

在这些参数中，差分信号的眼图抖动是一个重要的性能指标，它反映了信号在传输过程中的稳定性和可靠性。眼图抖动较大意味着信号在传输过程中受到了较大的干扰，可能会导致接收端对信号的错误解读，从而影响整个通信系统的性能。

为了准确测量差分信号的眼图抖动，本发明可以计算差分信号在不同时间点的标准差。具体来说，本发明首先定义差分电压ΔV，它是差分信号两端的电压差。接下来，本发明计算ΔV在一定时间窗口内的标准差σ_ΔV。

标准差的计算公式为：

σ_ΔV＝sqrt((1/N)*sum((ΔV[n]-mean(ΔV))^2))

这里，ΔV[n]表示在第n个采样点上的差分电压，mean(ΔV)表示差分电压在整个时间窗口内的平均值，N表示采样点的总数。

通过这个公式，本发明可以得到差分信号在给定时间窗口内的抖动情况，从而对信号的稳定性和可靠性进行评估。值得注意的是，这个计算过程需要在每一个差分信号对上都进行，以确保获得全面准确的测试结果。

总的来说，信号分析阶段是确保HDMI接口性能评估准确性的关键步骤。通过对各项参数的细致测量和分析，本发明可以全面了解信号的传输特性，及时发现并解决可能存在的问题，确保整个通信系统的稳定可靠运行。通过这种方式，本发明不仅保障了产品的质量，也为用户提供了更加优质和可靠的使用体验。

四、提供Termination

在高速信号测试中，提供正确的终止电阻(Termination)是非常关键的一步，它能够确保信号在传输线路上的完整性，降低反射引起的信号失真，从而保证信号的质量。在对HDMI接口进行高效测试的过程中，本发明通常需要在接口的末端提供一个合适的电压来模拟终止电阻。

这里本发明用V_t来表示termination电压，它的值应该稳定在3.3V附近。选择3.3V作为termination电压是因为这是许多数字设备通用的电压水平，能够与多种类型的HDMI设备兼容。提供稳定的V_t对于获取准确可靠的测试结果至关重要。

在具体实现中，本发明可以通过外部电源或示波器通道内部来提供V_t。如果选择使用外部电源，本发明需要确保电源的输出电压稳定性和精度满足测试的要求。通常情况下，电源的输出电压应该具有高精度，波动范围控制在±0.05V以内。此外，外部电源还应具备过流和短路保护功能，以防止意外情况对被测设备或测试系统造成损害。

如果选择通过示波器通道内部提供V_t，本发明则需要配置示波器的相关参数，确保其输出的电压稳定在3.3V附近。通常，这需要通过示波器的用户界面或编程接口进行设置。在设置时，本发明需要详细了解和熟悉示波器的操作指南，确保配置的正确性。

无论是通过外部电源还是示波器通道内部提供V_t，本发明都需要使用高精度的电压表对输出的电压进行实时监控，确保其稳定性。在测试过程中，如果发现V_t有任何异常波动，应立即暂停测试，检查并排除故障，然后再继续进行。

通过提供稳定的V_t，本发明能够模拟实际工作环境中的电气条件，确保被测设备能够正确输出信号。这对于准确评估HDMI接口的性能，确保数据传输的可靠性具有重要的意义。在整个测试流程中，提供正确的Termination是实现高效、准确测试的关键一环。

通过这一系列的步骤，本发明解决现有技术中对高速数字接口HDMI信号测试效率低、精确度不高的问题。通过精密设计的测试系统，本发明实现了对HDMI接口多个高速信号线的快速、准确测量，提高了测试效率，并确保了测试结果的准确性和可靠性。在连接及配置阶段，本发明采用4通道高带宽示波器与电子开关相结合的方式，通过线缆将示波器通道与电子开关连接，并对电子开关进行配置，确保其能够根据控制信号迅速切换不同的信号通道。此配置确保了信号采集过程中的连续性和准确性。信号采集阶段，本发明通过电子开关依次选通HDMI接口上的8根高速信号线，并将其连接到示波器相应通道上进行采集。采样频率的设定满足奈奎斯特采样定理，确保了信号采集的准确性。在信号分析阶段，本发明对采集到的信号波形进行详细分析，包括测量单端和差分属性、信号之间的偏移、单端的电压、差分电压以及差分信号的眼图抖动等多种参数，全面评估了HDMI接口的性能和信号质量。最后，在提供Termination阶段，本发明通过外部电源或示波器通道内部提供稳定的3.3V termination电压，确保被测设备能够在模拟实际工作环境中正确输出信号，从而获取准确可靠的测试结果。综上所述，本发明提供了一种快速、准确、高效的HDMI信号测试方法，对提高高速数字接口测试的效率和精确度具有重要意义。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。