고품질 영상 전송을 위한 HDMI® PCA 및 케이블 ID 테스트 | GraniteRiverLabs

Granite River Labs, GRL
Julian Jiang

오늘날 인기 있는 디스플레이 인터페이스에서 HDMI® 인터페이스는 시장의 큰 부분을 차지합니다. HDMI 전송단과 디스플레이단의 해상도와 대역폭이 향상됨에 따라 전송단과 디스플레이단을 연결하는 HDMI 케이블도 더욱 중요해지고 있습니다. 케이블의 품질은 HDMI 신호의 전송 품질에 직접적인 영향을 미치며, 실제 적용 시나리오에서는 긴 케이블이 필요할 수 있습니다. 케이블 길이가 길수록 신호나 전압 감쇠가 심해지는데, 이때 신호 감쇠 문제를 극복하기 위해서는 광섬유를 매개로 한 케이블 등 다른 매체를 사용할 필요가 있으며, 이들 케이블에는 칩이 장착되어 있습니다. 이로써 전력 소비는 필연적으로 증가합니다. 과거에는 자체 전원 방식을 사용하여 다른 독립 인터페이스로부터 전원을 공급받았는데, 일반적으로 USB 표준-A, USB 마이크로-B 또는 USB 타입-C를 통해 전원을 공급받았지만, 이 방식을 사용하면 케이블이 중복될 수 있고 디자인, 사용 편의성에 영향을 미칩니다.

일반 구리선처럼 추가 설계가 필요 없고 칩이 정상적으로 작동하게 할 수 있는 전원 공급 인터페이스가 있을까요?

정답은 HDMI가 새롭게 추가한 PCA와 Cable-ID 기능입니다.

PCA & Cable-ID 소개

PCA의 전체 이름은 Power for Cable Assemblies 문자 그대로 "연결 케이블에 대한 전원 공급"을 의미합니다. HDMI 케이블은 전원 공급 장치 요구 사항을 충족할 수 있는 경우에만 정상적으로 작동할 수 있습니다. 케이블에 대한 전원 공급 요구 사항은 무엇입니까? 우선, 송신단이 PCA 기술을 지원하지 않는 경우, +5V 핀은 케이블과 수신단 장치에 55mA의 전류만을 제공할 수 있고, PCA 기술을 지원하는 송신단은 다음 연결부에 300mA의 전류를 제공할 수 있습니다. 자세한 데이터 설명은 2022년 2월 7일 HDMI 사양: 고화질 멀티미디어 인터페이스 사양 버전 2.1a의 표 6-19를 참조하십시오.

그럼 케이블 ID란 무엇일까요? Cable-ID는 HDMI 케이블의 데이터 구조 집합입니다. 이 데이터 구조 집합은 HDMI 케이블이 지원하는 기능과 기능을 설명하며, 판독을 위해 전송 엔드 장치에 제공될 수 있습니다. 모든 HDMI 케이블은 Cable-ID를 지원할 수 있지만 Cable-ID 기능은 외부 전원 공급이 필요한 단방향 Category 3 케이블이든 Category 3 케이블에 필요합니다.

PCA 테크놀로지

PCA와 Cable-ID에 대한 소개 후에 PCA 기술의 몇 가지 요소에 대해 설명하겠습니다.

1. HDMI 전송 단은 PCA 기능을 지원해야 합니다. PCA 기능이 활성화되면 +5V 핀을 통해 최소 300mA의 전류를 공급하고 Source-ID를 지원할 수 있습니다.
2. PCA를 지원하는 HDMI 케이블은 전송단에서 300mA 를 끌어낼 수 있으며 Cable-ID를 지원합니다.
   Cable-ID를 지원하는 HDMI 케이블은 Cable-ID 데이터 구조에서 처음 4바이트를 지원해야 합니다. 주요 필드에 대한 설명은 다음 표를 참조하십시오(자세한 내용은 표 1 참조).
   
   표 1: Cable-ID의 주요 필드 설명
   
   
3. IDCC 프로토콜은 전송 단부와 케이블을 통신하는 데 사용됩니다. IDCC 프로토콜 읽기 및 쓰기 콘텐츠 교환은 IDCC 헤더 + IDCC 페이로드 + IDCC 체크섬으로 구성됩니다.
   
   1. IDCC 헤더(Header): IDCC 헤더는 총 5바이트입니다. 처음 두 바이트는 고정된 식별자이며, 세 번째 바이트의 내용은 읽고 쓸 객체를 나타낸다. 현재 Source-ID, Cable-ID 및 Sink가 정의되어 있습니다. -ID, 다른 비트의 내용은 고정값, 네 번째 바이트는 데이터 액세스 위치이며, 다섯번째 바이트는 페이로드 길이이지만, 이 길이는 Checksum 바이트를 포함하지 않습니다(자세한 내용은 [1] 표 10-39 참조).
   2. IDCC 페이로드(Payload)는 소스-ID, 케이블-ID, 싱크-ID와 같은 서로 다른 길이 데이터 구조의 콘텐츠입니.
   3. 체크썸(Checksum)은 IDCC 페이로드 뒤에 위치하며, 바이트 너비를 기준으로 한 누적 및 검사 결과입니다. 총 콘텐츠는 IDCC 헤더, IDCC 페이로드 및 IDCC 체크썸을 포함하며, 총 콘텐츠는 0과 같습니다.

예시

다음 그림은 Cable-ID를 읽는 예입니다(자세한 내용은 그림1을 참조하십시오).

그림 1: Cable-ID 판독 예제

다음 표는 위의 예에 대한 설명입니다.

표 2: IDCC 프로토콜을 사용하여 Cable-ID를 읽기 위한 명령의 해석

IDCC 프로토콜의 통신 프로세스

IDCC 프로토콜의 통신 과정은 다음의 네 단계로 나눌 수 있다.

1. 송신 측의 HPD 핀이 높게 당겨지는 것이 감지되는지 확인하십시오.
2. 전송 단부는 Source-ID 명령을 전송하여 연결 라인에 통지하며, 전송 단부가 PCA 기능을 지원함을 나타냅니다.
3. 전송 단부는 케이블의 Cable-ID를 판독하여 케이블이 Cable-ID를 지원하는지 확인합니다.
4. 프로토콜 통신이 정상인 경우, 전송단은 케이블의 정상 작동을 위해 케이블의 큰 작동 전류를 제공할 수 있습니다.

Cable-ID 테스트 사양

마지막으로 모두가 가장 궁금해 하는 케이블-ID 테스트 사양을 설명하겠습니다. 사용된 테스트 장비는 Teledyne LeCroy의 980 또는 M41h입니다.

참고: Cable-ID의 모든 필드 설정은 네거티브 로직을 사용하며, 1은 지원이 없음을 의미하며, 0은 지원을 의미합니다.

케이블 ID 테스트의 주요 단계는 다음과 같습니다(참고 자료 [2]).

1. CDF 내용 확인, 케이블이 PCA 기능을 지원하는 경우 Cable-ID를 지원해야 합니다.
2. 각 명령의 체크섬이 올바른지 확인합니다.
3. 예약된 필드의 유효성을 검사합니다. 예약된 필드는 모두 1로 설정해야 합니다.
4. Cable-ID의 첫 번째 바이트의 0-2 비트가 0으로 설정될 수 있고 CDF와 일치해야 하는지 확인합니다.
5. HEAC_n 필드를 확인합니다. Cat3 케이블은 HEAC를 지원해야 하므로 Cable-ID의 HEAC_n 필드를 0으로 설정해야 합니다.
6. PCA_DEP_n 필드의 설정이 CDF와 일치하는지 확인합니다.
7. MonoDirErr_n 필드가 올바르게 설정되었는지 확인합니다.
8. RND 필드의 값이 랜덤이어야 하며 반복할 수 없는지 확인합니다.
9. 제조업체 필드의 값을 확인합니다. 특정 값이 없으면 0xFF를 모두 입력합니다.
10. 지정되지 않은 다른 필드를 확인합니다. 지정되지 않은 모든 필드는 0xFF여야 합니다.
11. 읽기-쓰기 교환의 개체 범위를 확인하고 다른 개체의 명령이 아닌 Cable-ID 개체의 명령에만 응답합니다.
12. I2C 주소 통신 문제를 확인하려면 케이블의 통신은 IDCC 프로토콜을 기반으로 하며, DDC의 읽기 및 쓰기는 무시되어야 합니다.
    

결론

현대인의 전자제품 사용으로 전송 인터페이스 속도가 지속적으로 향상되었으며, 점점 더 많은 표준 인터페이스 협회들이 고속, 고품질 데이터 및 이미지 전송에 대응하여 보다 엄격한 테스트 규격을 공식화해왔습니다. 독자들은 또한 이 기사의 기술 및 테스트 사양을 참조하여 자체 제품을 테스트하고, 제품 포렌식 프로세스를 가속화하고, 사양을 보다 신속하게 준수하고 시장에 유통할 수 있습니다.

references

1. High-Definition Multimedia interface Specification Version 2.1a February 7, 2022
2. High-Definition Multimedia interface Version 2.1 Teledyne Lecroy MOI v1a Test ID:HFR7-24,August 2, 2021
   

Author
Julian Jiang, GRL Test Engineer

HDMI, DisplayPort, Ethernet 및 기타 테스트 사양에 익숙한 인터페이스 디스플레이 테스트 및 무선 테스트 업계에서 다년간 근무한 경험이 있으며 현재 GRL Dongguan DisplayPort 인증을 담당하고 있습니다.

본 문서의 사양 및 설명은 예고 없이 변경될 수 있습니다.                        

Release date 2022/07/07 AN-220707-TW