如何实现HDMI/HDCP测试要求以获得高性能产品

随着高带宽数字内容保护(HDCP)测试要求的追加，HDMI认证测试中心(ATC)的测试要求最近已变得复杂很多。HDCP Host Tx的硬件和固件需要处理更多的内容，例如：热插拔检测(HPD)线、接收机感知(RxSense)状态、EDID读和视频传送的启动、HDCP能力的检测、认证：本地链路密钥交换、认证：本地链路完整性检查、视频加密、音频/视频静闭、中继器链路认证、密钥撤消。

全部采用软件鲁棒性地实现这些功能是很困难的。除了要通过ATC的HDCP测试外，每个终端产品必须与大量不同的源或接收设备进行完整的QA测试以保证HDCP的互操作性。由于HDCP测试要求是最近才提出的，消费者希望多年下来积累的“传统”HDCP产品(包括DVI和HDMI)也能与配备HDMI的新款照相机、电视机或DVD播放器实现无缝连接。早期产品的HDCP操作实现方式变化很大，需要付出大量的努力才能避免中断链路。

热插拔检测实例

源设备要求通过一个HDMI线缆引脚向接收设备/中继器提供+5V电压，用以给包括了接收设备/中继设备功能信息的EDID ROM供电。+5V送过去后接收设备/中继器会返回给源设备一个热插拔检测(HPD)信号，用于表明接收设备/中继设备已连接，并且接收设备/中继设备的EDID信息可供读取。

如果EDID内容发生改变，HDMI规范要求接收设备/中继设备复位HPD信号至少100us，以便源设备重新读取EDID信息。

问题：许多接收设备/中继设备靠HPD信号通知源设备重新启动HDCP认证过程，但一些源设备不能正确地处理HPD触发信号，有的甚至完全忽略这个信号，它们期望接收的信号是接收机感知信号(如下)。最坏情况下屏幕上一直是雪花，要求源设备和接收设备/中继关机并重启才能恢复正常。

接收机感应实例

接收机感应功能使用起来非常方便。它从HDMI接收设备(接收机)提供一位即时反馈信号给HDMI源设备(发送机)：接收机可以断开它的差分线路上拉电阻，并且发送机可以检测到这个变化，从而知道接收机关机了。

这种接收机感应功能是一种很实用的方法，可以让接收设备提醒源设备它检测到了与HDCP有关的问题，需要源设备重新进行认证。接收机感应功能并不是强制要求，但如果源设备和接收设备正确实现了该功能，可以显著缩短链路完整性恢复的时间，从而减少由于数据破坏造成的“雪花”出现时间。

问题：不同的源设备制造商对接收机感应功能有不同的解释，有时甚至与热插拔检测操作结合在一起。如果接收机感知相对热插拔检测的时序不满足源设备要求，实际上反而会增加重新认证所需的时间。

中继器问题实例

许多传统设备并没有测试与中继器的兼容性，部分是因为中继器上市时间比源设备和接收设备要晚，部分是因为对中继器的支持需要源和接收设备开发人员付出更多的努力。

HDCP中继器认证包含的内容不仅是上游和下游链路认证。HDCP规范要求追加额外的步骤，以允许根设备(root device)不仅验证与其直接相连的接收机，而且要验证接收内容的所有设备。这样，如果发现下游接收设备或中继器中有一个出现在撤消列表中，源设备就会作出停止发送内容的决定。

问题：与中继器有关的问题有许多，以下只是其中的一些：好的中继器会采用智能的接收机感知传播算法。如果没有这种算法，上游源设备可能会在下游接收设备检测到故障之前启动重新认证，但由于接收设备可能在认证过程中间间隙性断开其端接电阻，从而使新的认证失败。如果源设备在认证期间不去寻找接收机感知和/或DDC确认信号，重新认证过程将导致无限循环。

一些源设备会在开始发送视频、改变分辨率或改变色深模式时马上启动HDCP认证。Silicon Images公司的HDMI接收机能够完全适应这种操作方式，因为它的接收HDCP功能是用硬件实现的(当然设计不当的固件仍可能损害硬件功能)。但由于中继器也包含HDMI发送器和可能的视频处理部分，下游链路必须重新进行认证。为了重新认证系统，一些中继器会把故障告知上游设备，源设备因此可能重启HDCP以及包括HDMI传送在内的整个系统。同样的事件链会再次发生，重新认证尝试将继续陷于无限循环。

确保高质量的产品

要保持与过去十几年来推出的各种不同特性的DVI和HDMI产品的兼容是一项任务艰巨的工作，它要求大量的知识积累和丰富的测试资源。

为减少对传统设备支持的负担，加快产品面市速度，Silicon Image公司建议：

用硬件管理HDCP。虽然DDC上的HDCP控制信令可以通过软件实现，但Silicon Image公司的发送器和接收器能够在智能的硬件状态机环境中自动实现和包装这个复杂过程。一些敏感的HDCP时序和序列如果受到主处理器上运行的其它软件操作的影响可能会发生故障，但使用经验证的专用逻辑实现就能一直稳定的运行。奇怪的是，HDMI发送器/接收器市场上的许多参与方都非常依赖于专门的软件序列，而这些软件序列在极端情况下很不稳定，且无法预测。

互操作性测试。目前还没有可以替代HDCP测试的强有力手段，Silicon Image公司的Simplay Labs事业部明白这一点。除了大量的自动测试外，每个提交的设备都要经历与众多“传统”HDCP时期生产的HDMI设备的互操作性测试。

如果HDCP实现得很精准，那么它是非常完美和通用的。确保消费者获得他们想要的体验、更重要的是防止产品返修的最佳途径是从根本上保证世界一流的HDCP实现。

作者：Mark Williams, Sergey Yarygin
Silicon Image公司