Allion Labs / Tina Yu

 

HDMI Forum 近日已释出最新版的CTS 2.1c for Sink。 此测试规格的最大重点在于FRL Sink的测试。而FRL (Fixed Rate Link) 传输技术就是用于HDMI 2.1数据传输上,也就是用在8K影音上。其特点如下:

  1. FRL是Fixed Rate Link的缩写,顾名思义,就是固定比例的带宽速率。
  2. 原本的TMDS Clock, Data 0, Data 1, Data 2对应成FRL Lane 0, Lane 1, Lane 2, Lane 3。
  3. 类似于DP的Embedded CK模式,因为不需要专用的Clock信道,所以,AV信号不只可以传送3对Lane甚至到4对Lane。
  4. 编码方式则把8b/10b变成16b/18b,改善了9%的编码效率。
  5. 采用了VESA的DSC压缩技术,分辨率高达10K@120。
  6. 不同于DC-coupled TMDS的传输方式已转变成AC-coupled FRL的传输方式。
  7. 透过FRL Link Training的沟通,可以兼容于TMDS模式。

FRL传输规格说明

让我们来谈谈FRL的规格吧。FRL是Fixed Rate Link的缩写,是指固定数据量不随着分辨率大小而不同的传输技术。当操作在FRL模式下,它可以同时传送三个Lane或是四个Lane的数据。在三Lane模式下,Lane 3会被关闭。而四Lane模式下,每个Lane可以传送高达12Gbps。关于FRL Lane link rates,请参考下表。

Number of Lanes Rate per Lane Total Bandwidth
3 3 Gbps 9 Gbps
3 6 Gbps 12 Gbps
4 6 Gbps 24 Gbps
4 8 Gbps 32 Gbps
4 10 Gbps 40 Gbps
4 12 Gbps 48 Gbps

 如何实现FRL?(电气篇)

如过往TMDS模式的HDMI Source是只有支持DC coupling。但是呢,FRL模式的HDMI Source还支持了AC coupling。因此,我们可以在HDMI 2.1规格书中看到它定义了AC Coupling Capacitor(100nF to 250nF)。基于此规范,AC common Mode Noise也被规范于此规格书中。而HDMI Sink在HDMI 1.4时,就被规范可以支持DC coupled与AC coupled了。

关于眼图,此规格书也提到没有TP1眼图而是TP2 EQ眼图的规范。最主要的差异点就是其Clock抖动特性不包含在FRL模式下。取而代之的则是其抖动含有random jitter以及deterministic jitter。

请参考HDMI 2.1规范的TP2 EQ眼图,如下:

FRL Bit Rate H V
3 Gbps 0.5 150
Gbps 0.4 150
8 Gbps 0.385 135
10 Gbps 0.37 120
12 Gbps 0.35 100

如何实现FRL?(协议篇)

因为FRL向下兼容TMDS,请参考下图主要协议层的规范。首先,三对data与一对clock的无压缩影像,加上可以选择要不要应用的HDCP加密被构建后。紧接着,FRL封包化形成了502个FRL字符组,而每个字符区块的最后会有8个字符的RS FEC parity数据,它们形成了510 FRL字符区块。每四个FRL 字符区块会形成一个超级区块。

如何实现FRL?(控制篇)

在TMDS模式与FRL模式之间的切换需要靠FRL Link Training,它也是一个很重要的沟通技术。当第一次连接或是当切换不同FRL数据模式时,FRL Link Training 就会被用到。下图概述了各个Link Training状态。其状态总共有六个Link Training状态。

  • LTS1是Source读取Sink的EDID内容,
  • LTS2是Source与Sink的FRL准备状态。
  • LTS3下,Sink会透过Link Training Pattern以及Update flag与特定FRL Rate的Source沟通。
  • LTS4则是用于切换不同FRL rate,最后,LTSP即是表示,Link Training完成,而且FRL传输开始。

而LTSL就是FRL Link Training沟通失败,之后,会开启TMDS模式。

TMDS会被取代吗??

虽然HDMI 2.1接口的脚位分配与之前的版本并没有差异,但是新HDMI 2.1的8K规格与HDMI 2.0的4K规格则是两个不同技术去达成的。在某种层面来说,FRL也比之前的HDMI版本,更加严格与复杂。因此,为了兼容于之前的HDMI 1.4/2.0,HDMI 2.1 specification规范了支持FRL的HDMI产品必须也支持TMDS。这个规范确保了符合HDMI 2.1规范的产品一定要向下兼容市场上其他的,符合旧有HDMI 1.4/2.0规格的产品以避免不同兼容性问题去发生。

百佳泰HDMI 2.1测试方案

为了去帮助8K电视的厂商去快速取得HDMI 2.1证书,百佳泰准备了以下完整的测试方案,若有需要任何咨询也可来信至cn_service@allion.com

  • HDMI 2.1认证测试
    • TMDS模式
      • TMDS Electrical Test
      • TMDS Protocol Test
      • Pixel Decoding Test
      • Video Timing Test
      • EDID Test
      • E-DDC Test
    • FRL模式
      • FRL Electrical Test
      • FRL Protocol Test
      • FRL Pixel Decoding Test
      • FRL Video Timing Test
      • FRL E-EDID Test
  • HDMI 1.4认证测试
    • EDID/E-DDC Test
    • Electrical Test
    • Protocol Test
    • Video Test
    • Audio Test
    • Interoperability with DVI Test
    • Advanced Features