數位視訊介面 – DisplayPort 相容測試詳解

DisplayPort是VESA栛會(Video Electronics Standards Association)所制定一個新的數位影音介面標準,主要目的是用來取代DVI而成為PC的共通界面。這個新介面的功能與目前當紅的HDMI影音介面一樣,也是可以經由一條DisplayPort Cable來傳送影像跟聲音並支援了HDCP(數位內容保護;High-bandwidth Digital Content Protection System),可確保影像與聲音的資料在傳送的過程,不會遭到拷貝。

DisplayPort介面不只支援了外部連接(Box對Box),同時也支援了內部連接的部份(晶片對晶片),這樣的功能,除了能提高傳輸速度,也可以直接驅動液晶面板進行顯示進而降低製造成本,未來很有可能取代目前的內部連接的主流–LVDS。DisplayPort介面是由 Main link、 Auxiliary Channel以及Hot Plug Detect線路所組成,如圖(一)所示,Main link由4 個通道所組成每一通道最大的傳送頻寬為2.7Gbps,所以Display Port介面最大的傳送頻寬可達10.8Gbps,而未來Main Link的傳送頻寬有可能會提高一倍以支援更高的影像解析度,而Auxiliary channel的頻寬也可望提升至480Mbps來應付未來更多的應用。
圖一 DisplayPort傳輸架構圖

相容測試的訂定
VESA協會於2009年1月正式公佈了DisplayPort相容測試規格(CTS: Compliance Test Specification),而目前最新的版本為v1.1。不需要授權金或成為會員,DisplayPort的技術規範和測試規格都可從其網站上 www.displayport.org免費下載取得。
目前VESA栛會接受三種產品類別的認證,分別是接收端(Sink-TV、Monitor、Projector)、發送端(Graphics Card、Notebook)和Cable,測試的項目分為Physical Layer和Link Layer二大類。

接收端(Sink):
在Physical Layer測試部份,須利用Signal Generator送出不同的Jitter數值,並利用示波器對訊號做調校以確保不同的jitter數值符合了CTS的規範。將校正後的訊號傳送至 Sink待測物,經過規定的時間後讀取DisplayPort Sink晶片之暫存器的值以取得在經過jitter影嚮後所產生的Bit error數量並比對Bit error的數量是否在允許的範圍內。(Note:此訊號的pattern為PRBS7)

而在Link Layer測試部份,主要是在測試Sink DUT的韌體(Firmware)是否遵循DisplayPort規格書的內容來做設計,測試時利用Reference Source(如下圖所示)來進行模擬各種不同的連結狀況,並依據CTS的規範來檢驗Sink DUT的行為模式。

1.發送端(Source):
在Physical Layer的部份會對Source待測物所送出的訊號進行Eye Diagram、Inter-pair Skew、Intra-Pair Skew、Total Jitter、Non ISI Jitter、Spread Spectrum、Clocking…等電子訊號量測,並利用示波器來量測Source待測物送出的訊號,以及比對其數值是否符合CTS的規範。

而在Link Layer測試部份,目的在測試Source DUT的韌體(Firmware)是否遵循了DisplayPort規格書的規範,在測試時也須利用Reference Sink(如下圖所示)來進行模擬各種不同的連結狀況,並依據CTS的規範來檢驗Source DUT的行為模式。

1.Cable 端:
在Cable端的測試中,目前只定義到Physical Layer的部份。在測試時,需利用一台時域反射儀(TDR)及I-Connect軟體,以量測如Far End Noise、Inter-Pair Skew、 Intra-Pair Skew、Insertion Loss及Return Loss…等項目是否符合了CTS的規範。

認證標章與流程
DispalyPort認證測試方案的推出讓消費者能更有信心的購買DispalyPort相關產品。要申請認證的產品需先通過DisplayPort ATC(Authorized Test Center;授權測試中心)的測試,再將測試結果送交 VESA 審核。DisplayPort ATC現共有三家,而百佳泰(Allion Test Labs)在台灣和美國的實驗室可執行所有類型的產品認證測試。

通過測試的產品再簽署授權書(License Agreement)後便可使用DisplayPort認證標章,並將產品資訊列於DisplayPort網站上。DisplayPort認證方案並不限會員廠商參加,但非會員廠商每年需支付美金1,500的授權金才能獲得使用認證標章的權利。
圖二 DispalyPort相容認證測試流程圖

現在市面上可看到的DisplayPort標章有三類,分別代表了不同的意義與用途:

  • DisplayPort Certification Compliance Logo

代表了產品符合了CTS所訂定的規範並已通過ATC的測試。如上述說明,通過測試的廠商需簽訂相關的授權書才可使用。

  • DisplayPort Icon


印有此標章的產品,僅代表了其有支援DisplayPort技術,並未通過相容方案的測試。廠商在簽署過相關授權書後即可免費使用在產品上。

  • DisplayPort Multimode Icon

    印有此標章的產品代表了俱備了雙模式的功能,在透過DisplayPort Dongle的轉換後  
也能支援其它介面的傳輸,如DVI、HDMI…等。不需經過 ATC的測試,廠商只須 
與VESA 協會簽訂相關授權書後即可免費使用。

未來的發展與挑戰
目前DisplayPort CTS 中並未針對Audio及Auxiliary Channel訊號進測試的部分有所規範行測試, VESA協會正對此二部分進行討論,未來下一版的CTS中,可能會加入Audio測試及Auxiliary Channel的訊號量測。

因擁有了免權利金和開放的技術架構等優勢,DisplayPort標準已廣泛的受到許多國內外大廠的支持,而伴隨著不同的DisplayPort產品推出,因應而生的便是產品間的相容性問題。不論是DisplayPort 對DisplayPort或是DisplayPort對HDMI/DVI之間的連接,其產品的組合方式千變萬化,如何在產品開發階段就兼顧到產品的相容性對廠商來說是一大考驗。除了要準備齊全的測試環境,在人力上的投入也是一筆龐大的開銷。

百佳泰是VESA授權的DisplayPort ATC,在DisplayPort產品的測試上累積了豐富的經驗,也看到了廠商在開發過程中會遇到什麼類型的困難跟問題,建議廠商在研發初期先行測試產品的相容性,才能及早校正或調整避免日後不必要的after service。如有技術問題欲諮詢或討論,請洽service@allion.com