由于HDMI(High Definition Media Interface/高清多媒體接口)可以同時傳輸視頻和音頻數據、連接簡單、兼容性好等特點，被廣泛的應用在消費電子產品上(例如電視、機頂盒、投影儀等)。HDMI系統(tǒng)可以劃分4個種類，Source、Sink、Cable和Repeater，為了保證這些設備良好的兼容性，規(guī)范對電氣信號做出了信號完整性的要求。

目前市面上HDMI主流標準是1.4b和2.0，對應支持的最大分辨率/刷新率分別是4K@30Hz和4K@60Hz。隨著對更高分辨率和刷新率需求的增加，HDMI協會于2017年11月推出了HDMI2.1版本，增加了FRL(Fixed Rate Link)模式，支持8K@60Hz和4K@120Hz。

FRL模式

FRL具體的變化：1)HDMI接口的獨立時鐘信號改為嵌入在數據中，在接收端使用時鐘恢復單元恢復出時鐘; 2)用于傳遞音視頻數據的通道最多為4個，每個通道最高支持12Gpbs的速率;3)編碼方式從8b/10b變?yōu)?6b/18b，編碼效率更高。接口物理形式沒有變化，原來的TMDS Clock channel重定義為FRL lane3;TMDS Data 0/1/2分別對應FRL lane 0/1/2，如下圖所示。

FRL模式，只有3 lanes和4 lanes工作模式，3 lanes工作模式下，僅僅支持3Gbps和6Gbps兩種速率;未使用的Lane3，source和sink都需要使用差分50Ω～150Ω端接;4 lanes工作模式下，支持6/8/10/12Gbps四種速率。

HDMI2.1 Source和Sink的Link Training Procedure

Source首先要讀取Sink的EDID(EDID是I2C地址為0xA0/0xA1，長度為256字節(jié)的存儲空間，包含Sink所支持的分辨率和最高速率等信息)，輸出sink所支持的分辨率/速率。Source不能輸出Sink EDID未支持的分辨率/速率。支持HDMI2.1的Sink，一定要在EDID的HF-VSDB對應字節(jié)把SCDC_Present設置為1，Max_FRL_Rate設置范圍是1到6，數字0代表不支持FRL模式，其他值為保留值。在SCDC中把Sink version設置為1。

Max_FRL_Rate值具體含義如下，數字1代表僅僅支持3 lanes模式下的3Gbps速率，其他速率和lane配置不支持;數字3代表支持3 lanes模式下的3Gbps和6Gbps速率;4 lanes模式下僅僅支持6Gbps速率，其他速率不支持。其他數字的含義類推。

SCDC是I2C地址為0xA8/A9的存儲空間，用于Source和Sink溝通交換狀態(tài)和控制信息，部分字節(jié)Source和Sink都可以讀寫。與EDID不同，EDID對source是只讀的。HDMI2.1 Source和Sink溝通過程中，會使用到Sink version，Update Flags，Sink Configuration，Status Flags等信息。

支持FRL模式的Source和Sink首次建立連接，需要進行Link Training，更新FRL rate也需要進行Link Training。

首次Training會依次經歷4個link training state：

Source TX測試都是在LTS:3狀態(tài)下完成，測試設備把SCDC FLT_no_timeout設置為1，這樣source超過LT Tflt =200ms時，才不會退出FRL LT狀態(tài)。測試項目需要pattern和FFE level也是在這個狀態(tài)下請求和發(fā)出的。

當Link更新FRL rate時，會使用到狀態(tài)LTS:4 Update FRL_Rate;當Link training失敗或者超時，會進入狀態(tài)LTS:L Legacy TMDS。Source和Sink工作在TMDS模式，也就是HDMI1.4b/2.0模式。Link training狀態(tài)轉換也可以參考下圖。

HDMI2.1 FRL測試項目要求及方案配置

由于FRL模式最高支持12Gbps速率，要求示波器帶寬不低于23G。有兩種配置方式適用不同客戶需求;另外需要HDMI2.1的治具，EDID/SCDC controller也需要支持HDMI2.1以實現自動化的測試。

配置一：使用SMA cable方法

兩臺DPO 70000 SX示波器，使用UltraSync cable同步，可以把所有通道的skew調整到1ps內，確保所有單端信號采集的同步性。治具到示波器的連接使用SMA cable，支持同時采集4個lane FRL信號，測試過程不需要更改硬件連接，信號路徑沒有衰減，測試速度快。

配置二：使用Tri-mode探棒P76/77xx

P76/77xx 探棒搭配SMA轉換頭可以實現與治具的連接。

利用Tri-mode探棒的特性，示波器自動控制探棒工作在單端模式A-GND和B-GND，分多次完成對4 lane FRL信號的采集。 測試過程也不需要更改硬件連接。連接示意圖如下，示波器會對探棒進行自動去嵌，消除探棒對信號的影響。

Tekexpress FRL設置

FRL模式測試軟件為Tekexpress FRL，軟件界面如下。根據待測產品的技術規(guī)格，選擇支持的最低速率和最高速率。在Multi-lane setup中選擇需要測試lane。Test Selection界面選擇相應測試項目，測試項目不再區(qū)分單端和差分，因為測試方案可以自動實現所有單端信號的采集和差分信號的運算。無論采用哪種配置，通過泰克自動化測試方案，可以快速的完成對FRL信號的驗證。