原创 Displayport 源设备、接收设备、电缆测试方案

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DisplayPort的测试

DisplayPort的设备生产厂家如果希望在自己的产品上打上DP的LOGO，需要到VESA协会指定的第三方的测试认证中心完成一致性测试，然后再向VESA协会申请LOGO。台湾的Allion是DP的第一家认证测试中心。测试认证中心测试的依据是VESA协会发布的DP的CTS (Compliance Test Standard),目前CTS的最新版本是1.1。

根据被测件的不同，CTS规定了相应的测试点。TP1是Source芯片的管脚，TP2是Source的连接器，TP3是Device的连接器，TP4是Device芯片的管脚。由于芯片的管脚从设备外面不容易接触到，所以DP的Source设备的测试选择的是TP2点，DP的Device设备的测试选择的是TP3点，具体的实现方法就是通过相应夹具把DP连接器的信号引出完成测试。

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DisplayPort的Souce测试

由于Source设备可以自己产生DisplayPort的信号，因此Source的测试方法是用相应的测试夹具（fixture）把DisplayPort引出，用示波器采集，然后在示波器上用测试软件对信号的参数进行分析。Source测试的测试点是在Source设备的连接器上。

由于DisplayPort信号速率比较高，为了进行可靠的探测，对于示波器的要求也非常高，DP的CTS要求进行DP信号的测试需要8GHz带宽的示波器。

要进行DP信号的测试，只有示波器是不够的，为了方便地进行DP信号的分析，还需要有测试夹具和测试软件。测试夹具的目的是把DP信号引出，提供一个标准的测试接口以方便测试，测试夹具型号是W2641A。W2641A上提供了所有DP高速和低速信号的连接测试点，同时为了方便结合网络仪或TDR进行阻抗测试，夹具上还提供了相应的校准接口。

另外，VESA规定了很多DP信号的参数，对于电气参数，参考的是DP规范的物理层部分章节。如果不借助相应的软件，要完全手动进行这些参数的测量是一件非常烦琐和耗时耗力的工作，为了便于用户完成DP信号的测量，Agilent在90000系列的Infiniium系列示波器上提供了DP的一致性测试软件U7232A。

U7232A软件的测试项目和测试方法严格参照最新的CTS规范，下面是CTS 中规定的Source一致性测试的项目。

Eye Diagram ：800mV信号电平的眼图和模板测试

 Non-Pre-Emphasis Level ：测量没有做预加重的400mV、600mV、800mV、1.2V正常信号电平

Pre-Emphasis Level :测量0dB、3.5dB、6dB、9dB预加重的比例

Inter-Pair Skew：测量差分对间信号的时延

Intra-Pair Skew：测量差分对内正负信号的时延

 AC Common Mode：测量差分对内正负信号的共模噪声

Non-ISI Jitter：非码间干扰的抖动Total Jitter：总的抖动

 Main Link Frequency Compliance：测量信号的频率精度

Spread Spectrum Modulation Frequency：扩频调制频率

Spread Spectrum Modulation Deviation：扩频调制范围

AUX Channel DC Test：Aux Channel上下拉电平的测量

这个软件的使用也非常简便，用户只需要顺序选择好测试速率、测试项目并根据提示进行连接，然后运行测试软件即可。软件运行后，示波器会自动设置时基、垂直增益、触发等参数并进行测量，测量结果会汇总成一个html格式的测试报告，报告中列出了测试的项目、是否通过、spec的要求、实测值、margin等。

另外，在进行Source的测试中，需要Source能够根据Sink设备的信息产生不同的视频信号，因此测试中我们还需要有一台设备能够模拟Sink设备通过Aux－Channel和Source通信，建立起数据链路。Agilent在业内首先推出了AuxChannel controller的功能，并把这个功能集成到了QuantumData的882 DP协议测试仪器内。

因此，要进行DisplayPort的Source测试，我们需要的是8G以上的Agilent 90000B系列示波器和探头、测试夹具、测试软件和Aux Channel Control设备。

DisplayPort的Sink测试

    对于DisplayPort的Sink设备，我们主要测试的是抖动的容限和灵敏度。Sink测试的测试点是在Sink设备的连接器上。

要产生Stressed Signal，通常使用的设备是码型发生器，因为码型发生器产生的是真正的数字信号，相比用任意波发生器来说其产生的信号精度更高。对于码型发生器的基本要求是能产生的码型速率要在2.7Gbps或更高，Agilent的N4903A(J-BERT)和81250（ParBert）都可以产生DisplayPort的信号。N4903A的好处在于内置了经过校准的抖动源，可以直接产生准确的带抖动的信号，如产生不同RJ、PJ、SJ、ISI的抖动和带SSC的信号。

如果用户同时也要进行HDMI信号的测量，则可以考虑使用81250（ParBert）产生DP的信号。81250是模块化的并行码型发生器，其好处是可以根据不同的需求选配不同速率和不同通道数的模块，以同时输出很多路时钟和数据信号，因此在HDMI的测试中广泛应用。使用81250产生DP信号或HDMI信号时需要外加其它设备如信号源等以产生带抖动的信号。

在进行Sink测试时，码型发生器产生的DP信号要连接到Sink设备也需要通过测试夹具W2641A。同时，要控制码型发生器发出DP的信号也需要相应的测试软件完成对整个测试系统的控制，也需要Aux Channel控制器用于建立连接。

因此，一个完整的DP的Sink测试需要2.7Gbps以上的JBERT或ParBert（使用ParBert时需要外加信号源产生抖动调制），Aux Channel的控制器，再加上相应的测试夹具和测试软件。

DisplayPort的Cable测试

      在DisplayPort中，Cable用于连接Source和Sink。由于DP的信号速率比较高，因此对于Cable的指标也有一定的要求。Cable的损耗过大会造成信号的衰减，Cable的阻抗不连续会造成信号的反射。DP测试对于Cable主要关注的指标是阻抗、IL (insertion loss，插损), RL (reflection loss，回波损耗), skew (both intra pair and inter-pair), and Near End Noise (NEN)。

对于阻抗的测试，使用的是TDR的方式，其工作原理是产生一个快沿的脉冲送到被测电缆的一端，根据发射回来的信号的时间和幅度判断信号路径上的阻抗变化。下表是DP对于Cable阻抗的要求。进行TDR测试可以选择Agilent的86100C采样示波器主机配上54754A差分TDR模块。     

对于IL (insertion loss，插损), RL (reflection loss，回波损耗)，我们一般用S参数来进行描述。对于一段差分传输线的特性，可以用混合模式的S参数完整描述。如下图所示：

其中SDD参数反应的是其对差分信号的反射和传输特性，是我们最关注的，IL (insertion loss，插损)对应SDD21参数，RL (reflection loss，回波损耗)对应的是SDD11参数。其它参数中，SDC反映的是电缆的EMC性能，SCD反映的是EMI性能。下图是DP对电缆的SDD11和SDD21参数的要求。

要进行S参数的测试，我们使用的仪器是VNA(矢量网络分析仪)，VNA可以对电缆的S参数进行完整的分析。由于网络仪的工作原理是用一个高质量的窄带扫频源做幅频和相频特性的测试，因此可以测量噪声很低，动态范围很大，测量精度非常高。VNA还可以测试电缆的NEN（Near End Noise）和FEN（Far End Noise）。

DisplayPort的链路层测试

    以上所介绍的主要是物理层的测试项目，物理层测试主要是保证信号的电气指标和信号质量。Agilent还可以提供链路层的测试，链路层测试的目的主要是检查链路的连接、通信、断开等过程是否符合DP的要求，对于Source和Sink都需要进行测试。由于链路层的信息交互是通过Aux Channel进行的，因此要进行链路层的测试，需要的是Aux Channel的控制器和被测设备进行链路层的信息交互，用逻辑分析仪对交互的信息进行采集，并根据DP的规范对信息包进行解码，从而检测链路交互信息是否正确。

DisplayPort的完整测试方案

    我们可以看到，做Source测试需要8GHz带宽以上的示波器，测试夹具和测试软件。如果要进行Sink的测试，还需要码型发生器N4903A或81250做信号激励，对于Cable的测试需要86100C+54754A做阻抗测试和VNA做S参数测试。对于链路层测试需要逻辑分析仪。测试中需要Aux Channel的控制器帮助建立链路连接。

对于这么一整套的测试系统，要完成所有仪器的控制和所有项目的测试是一项非常庞大的工作。为了简化操作、提高效率和避免人为误差，Agilent提供了N5990A软件平台，在这个软件的帮助下，我们可以轻易完成对于所有仪器的控制并在其指引下完成所有测试项目。