HDMI（高清多媒体接口）把视频、音频和控制信息打包，通过一根线从源端单向传输到显示端。协议中一端为 Source（源端），如游戏机、电脑、机顶盒；另一端为 Sink（显示端），如电视、显示器、投影仪。
HDMI 数据传输
与前面各篇所述的 USB 相比，HDMI 有两个特点，直接决定其测试方法：
- 单向传输：数据由源端持续发送至显示端，不存在 USB 那种对等的双向数据流。因此 HDMI 测试分为发送端测试与接收端测试两类，两者的测试设备完全不同。
- 低速边带 DDC 与 SCDC：两端通过该边带互相通报能力，包括支持的分辨率、是否支持 FRL、是否切换模式等。边带不传输视频数据，但决定两端能否协商到高规格。许多掉档、画面发绿的现象源于边带协商失败，与信号质量无关。
接收端测试的判决结果也从该边带读回：SCDC 内含字符错误计数器，按 lane 分别统计字符错误。因此 HDMI 接收端测试不以画面是否正常为判据，而是读取该组计数器。
TMDS
TMDS 自 HDMI 诞生起即投入使用，结构为三条数据通道加一条独立时钟通道：三条数据通道分别承载红、绿、蓝三个颜色分量，时钟通道将像素时钟原样转发至接收端。
- 每条数据通道使用 8b/10b 编码，数据通道的位速率约为像素时钟的 10 倍。
- 接收端无需从数据中恢复时钟，直接以时钟线上的信号作为采样时钟，简化了早期接收端的设计。
- 速率：HDMI 1.4 总带宽约 10.2 Gbps（每通道 3.4 Gbps）；HDMI 2.0 提升至 18 Gbps（每通道 6 Gbps）。
需注意：时钟通道原样转发像素时钟仅在每通道 3.4 Gbps 以内成立。超过该速率后，规范要求将时钟线信号改为位速率的 1/40（等效像素时钟的 1/4），并强制启用加扰。这两项由 SCDC 寄存器控制，这也是 SCDC 在 HDMI 2.0 中被引入的直接原因。
实测表现：测量每通道 6 Gbps 时，时钟线上测得 150 MHz 而非 600 MHz，不应将其误判为设备故障。若加扰未启用或两端配置不一致，画面会出现花屏，这是 HDMI 2.0 时代的典型故障之一。
FRL
HDMI 2.1 需要支持 4K120 / 8K60 画质，TMDS 无法满足带宽要求，规范因此引入 FRL（固定速率链路）。FRL 进行了三项结构性改动，每一项都直接影响该接口的测试方法：
- 取消独立时钟通道：由“三数据加一时钟”变为最多四条数据 lane，不再单独发送时钟。
- 时钟嵌入数据：接收端通过 CDR（时钟数据恢复）从数据中恢复时钟。HDMI 由此转为嵌入式时钟架构，与 USB 3.x、PCIe、DisplayPort 一致。
- 编码更高效：由 8b/10b 改为 16b/18b。FRL 运行前须先完成链路训练（link training）：源端与显示端从高到低依次尝试各速率档，确定线缆与电路板能够稳定支持的最高档位，结果通过 SCDC 边带告知对端；训练失败则降低档位，直至最低档仍失败则回退至 TMDS。
FRL 六档速率
| 档位 | lane 数 | 每 lane 速率 | 总带宽 |
|---|---|---|---|
| FRL1 | 3 | 3 Gbps | 9 Gbps |
| FRL2 | 3 | 6 Gbps | 18 Gbps |
| FRL3 | 4 | 6 Gbps | 24 Gbps |
| FRL4 | 4 | 8 Gbps | 32 Gbps |
| FRL5 | 4 | 10 Gbps | 40 Gbps |
| FRL6 | 4 | 12 Gbps | 48 Gbps |
可达到的画质由训练档位决定。对眼图测试而言，一个关键细节是：FRL2 与 FRL3 每 lane 均为 6 Gbps，仅 lane 数量（3 条或 4 条）不同，两档对应的眼图模板与判据一致；掉档判定以每 lane 速率为依据。
48 Gbps 并不能承载所有画质格式。8K60 完整 RGB 8 位净数据率即达 47.8 Gbps，经过编码后需 53 Gbps 以上，48 Gbps 无法满足。8K60 需要依赖 DSC（视觉无损压缩）或降低色度采样至 4:2<0>。DSC 是 HDMI 2.1 中与 FRL 并列的另一项机制，可使较低档位的 FRL 承载高画质。因此，训练档位与可开画质之间还受显示端是否支持 DSC 影响。若高刷新率无法启用，除检查 FRL 档位外，还应确认 DSC 是否协商成功。
链路训练
将插入损耗从 7 dB 逐步增加至 30 dB，对 FRL 每个候选速率均实际执行测试，取通过参考均衡后判定的最高档位。链路训练在实际设备上执行的正是该过程：通过实际计算判定，而非查表。候选速率按每 lane 计共五个：12、10、8、6、3 Gbps（FRL2/FRL3 同为 6 Gbps，合成一档）。
| 插入损耗 | 训上的最高档 | 总带宽 | 用户可开画质 |
|---|---|---|---|
| 7 dB | FRL6（12 G/lane） | 48 Gbps | 全部候选档位通过，12 Gbps 档余量 1.5 |
| 12.9 dB | FRL5（10 G/lane） | 40 Gbps | 4K120 10 位 HDR |
| 16.1 dB | FRL4（8 G/lane） | 32 Gbps | 4K120 仅支持 8 位色深 |
| 18.8 dB | FRL3（6 G/lane，4 lane） | 24 Gbps | 4K60 |
| 22 dB | FRL1（3 G/lane） | 9 Gbps | 4K30 |
| 28.4 dB | 最低档训练失败 | — | 全部 FRL 档位训练失败，回退至 TMDS，仅支持 1080p60 |
上述档位回退过程完整解释了“更换线缆后恢复”的现象。需要明确的是，其原因既非线缆损坏，也非显示设备故障，而是链路训练在该线缆上仅训至较低档位。确认当前档位无需示波器：读取 SCDC 边带寄存器中的链路状态，即可得知当前运行的档位。这是 HDMI 排障时应首先执行的步骤。
测试内容
HDMI 一致性测试的电气层部分仍沿用第 35 篇的三大类框架：发送端、接收端、线材通道。框架不变，但各类的具体测试内容随架构而异：同一台设备，TMDS 与 FRL 对应两套不同的测试项目。
发送端：输出信号质量由眼图判定
- TMDS 模式：抓取三条数据通道的波形叠加为眼图，直接扣 TMDS 眼图模板。
- FRL 模式：使源端发送规范规定的 FRL 测试码型，抓取每条 lane 经 golden PLL 与参考接收器（CTLE 9 dB）后的眼图，再扣 FRL 模板。
源端对应两套模板，扣法不同：TMDS 裸眼直接扣，FRL 先过均衡再扣。这是 HDMI 双架构在测试中的最直接体现，也是常见错误之一：一台仪器对应两套模板，测试前须先确认本次测试的架构。
接收端：以压力测试验证对劣化信号的识别能力
使用码型发生器或 BERT 构造最恶劣的压力眼：按规范规定的数值叠加抖动、损耗与码间串扰，将其输入显示端，验证显示端在劣化条件下的识别能力。教学示例的压力眼参数为眼高 170 mV、眼宽 0.4 UI，接近判据限值。
与第 38 篇 USB 3.x 接收端抖动容限的测试思路一致：不以画面是否正常为判据，而是读取 SCDC 中的字符错误计数器，按 lane 统计字符错误，持续加压一段时间内计数不增长方判定通过。HDMI 不使用 loopback，因其边带自带错误计数功能。
线材与通道：线缆对高速信号的承载能力
测试内容包括衰减、lane 间时延偏差、阻抗失配和串扰。插入损耗随线缆加长而增大，且等级越低的线缆损耗曲线越陡。Ultra High Speed 认证的核心即在于此。
三类测试中，发送端与接收端测试在实验室自行搭建测试台完成，线材测试由线材认证实验室执行。
测试台
发送端与接收端测试台结构不同，共同前提有两点：测试点必须位于规范规定的夹具参考面；测试前须通过边带 DDC/SCDC 使被测设备进入测试模式，并将其设定到目标档位。
发送端测试台
- 主机运行一致性测试软件：选择协议版本及本次测试的 FRL 档位。
- 被测设备的 HDMI 口经 TPA 测试夹具引出同轴线，接入实时示波器。
- 另配置 DDC/SCDC 边带盒：使 DUT 进入 compliance mode，并将链路固定到目标档位。
- 软件中的处理链为：先去嵌夹具，再叠加规范规定的参考通道，之后分两路——TMDS 路径直接以裸眼扣模板；FRL 路径经 golden PLL 和参考接收器（CTLE 9 dB）后再扣模板。同一台仪器对应两条不同的处理路径。
常见错误有三种：
- 夹具未去嵌：测得眼图小于实际值，导致合格 DUT 被误判。
- 模板选错：测 FRL 却扣 TMDS 模板，或相反。
- 未确认实际训练档位：误以为链路处于最高档，实际已回退，导致所测内容与目标档位不符。
因此，发送端测试的第一步并非直接采集波形，而是先确认该接口当前训练到的档位及运行的机制（TMDS 或 FRL）。通过边带读取该信息仅需数秒，却决定后续所扣模板；若顺序颠倒，全部测量结果均无效。
接收端测试台
- 核心仪器为 FRL 码型发生器：按目标档位发送规范规定的测试码型。
- 损伤注入：叠加 RJ/SJ 抖动，并串联一段有损耗的信道以产生码间串扰，最终输入电视或显示器。整条链路用于生成最恶劣的测试信号。
- 先决条件：压力眼必须先在校准参考面上完成校准，方可连接被测设备。注入的抖动幅度、损耗量及眼图开口大小均为规范规定的目标值，应先用示波器逐项校准。校准不准确时，后续通过与不通过的判定结果均无意义。
- 另配置 EDID 模拟器：预先告知 DUT 显示端支持 FRL6，DUT 才会向该档位训练。
- 判决方式为读取 SCDC 中的字符错误计数器，按 lane 统计，在持续加压时间内计数不增长方判定通过。该方法与 USB 的 loopback 不同，但目的相同：以数字判定替代人工观察画面。
故障排查与调试
HDMI 排障时不应首先怀疑信号质量并直接用示波器测量。正确的做法是分层排查，与第 38 篇先检查协议层、再检查电气层的思路一致。HDMI 自上层至下层分为协商层、电气链路层、内容保护层三层：
- 协商层：优先排查该层，包括 EDID 读取是否正确、DDC/SCDC 通信是否正常、HDCP 握手是否完成、FRL 链路训练档位等。许多黑屏、降至 4K30、时好时坏的现象均源于该层，与眼图无关。
- 电气链路层：协商正常但仍出现花屏、雪花、闪断时，再检查眼图，包括线缆等级不足导致训不上目标档、lane 间时延偏差过大、去加重不足、接收端均衡能力不足等。此层才需要使用示波器进行测量。
- 内容保护层：若为纯黑屏但设备指示灯点亮且可被识别，应优先检查 HDCP 握手。HDCP 为版权保护协议，与信号质量无关，不应与信号完整性问题混为一谈，此类误判会浪费大量排障时间。
症状与排查方向的对应关系：
| 现象 | 排查方向 |
|---|---|
| 黑屏但灯亮、能识别设备 | 内容保护、协商 |
| 分辨率降至 4K30、颜色发暗 | FRL 训练失败，回退至低档 |
| 花屏、雪花、闪断 | 眼图、线损、时延偏差 |
| 时好时坏，重新插拔后恢复 | 边带通信不稳定 |
| 无法开启高刷新率 | 显示端不支持，或 EDID 未上报 |
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