Display-Schnittstellen Auf Compliance testen

Mit zunehmender Auflösungen enthalten vollumfängliche Display-Schnittstellen immer ausgeklügeltere Protokollmechanismen. Dafür gewährleisten Protokoll-Prüfmittel die Interoperabilität mit automatisierten Testverfahren.

Die Displayauflösung steigt mit rasantem Tempo. Noch vor einigen Jahren wurde die Einführung von Full-HD-Fernsehgeräten bestaunt, aktuell berichten die ersten Beiträge bereits von der Einführung von 10K-Monitoren. Die hohe Anzahl dargestellter Bildpunkte bewirkte einen verblüffenden 100-fachen Anstieg des Datendurchsatzes an den Schnittstellen, die Video und Audio in das Anzeigegerät einspeisen. Diese Geschwindigkeitssteigerung hat den Charakter der Schnittstellen verändert, bei denen es sich zunächst um einfache R/G/B-Litzen handelte – heutzutage sind dies vollumfänglich paketbasierte Digitalschnittstellen. Dieser Beitrag gibt einen Einblick in die Durchführung von Protokolltests, ein Feature, das bei Display-Schnittstellen zunächst nicht vordergründig scheint.

Die neuen Hochgeschwindigkeits-Display-Schnittstellen sind jedoch sehr komplex und verfügen über detaillierte Kommunikations- und Testprotokolle. Werden eine Quelle für den Anzeige-Datenstrom und ein Anzeigegerät miteinander verbunden, so müssen beide die zahlreichen Verbindungsdetails miteinander abstimmen. Schon Grundfunktionen, wie das Herstellen von Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen benötigen ein spezielles Protokoll: Das meint noch nicht einmal erweiterte Funktionen, wie etwa Kopierschutz (HDCP), Multistreaming (MST) oder Kompression des Anzeige-Datenstroms (Display Stream Compression, DSC).

Die Standardisierungsgremien für die Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen stehen dahingehend vor einer Herausforderung, da sie sicherstellen müssen, dass ein Displaycontroller und ein Monitor beziehungsweise Fernsehgerät, die von verschiedenen Anbietern konzipiert wurden, reibungslos funktionieren, wenn sie miteinander gekoppelt werden. Dafür haben Standardisierungsgremien Prüfprogramme erstellt, die unter der Bezeichnung »Compliance Tests« bekannt sind. Zweck der Compliance-Test-Verfahren ist es festzustellen, ob das zu testende Gerät (Prüfobjekt, DUT) bei Normalbetrieb spezifikationsgemäß funktioniert und ob es in der Lage ist, Ausnahme- und Fehlersituationen zu überwinden.

Die detaillierten Testroutinen, die in Compliance-Tests zur Anwendung kommen, sind in der vom Standardisierungsgremium erstellten Compliance-Tests-Specification (CTS) definiert. Die für Compliance-Tests zum Einsatz kommenden Prüfausrüstungen werden oftmals als Referenzgeräte (Reference Devices) (Referenzquellen (Reference Sources) und Referenzsenken (Reference Sinks) zum Beispiel bei Displayschnittstellen) bezeichnet. Diese spezielle Ausrüstung enthält die notwendigen Sonderfunktionen für die Compliance-Tests und eine Implementierung der Routinen in die Testspezifikation. Die Tests werden oftmals in einer PC-Umgebung absolviert, die durchführende Software wird als Compliance-Testing-Tools (CTS-Tools) bezeichnet.

Die Standardisierungsgremien für die Schnittstelle evaluieren die angewendeten CTS-Tools und prüfen, ob die Testdurchführung in Übereinstimmung mit der entsprechenden Testspezifikation (CTS) erfolgt und ob Pass/Fail-Kriterien das DUT ordnungsgemäß beurteilen. CTS-Tools, die sich im Ergebnis der Evaluierung als konform erwiesen haben, werden in den Status von zugelassenen Prüfmitteln (Authorized-Test-Tools) erhoben. Konstrukteure neuer Ausrüstungen verwenden Authorized-Test-Tools in ihrem Validierungsprozess und stellen damit sicher, dass ihre Konstruktion mängelfrei ist und entsprechend normgerecht funktioniert. Außerdem müssen Produktanbieter zur Erlangung des Zertifikates, das sie zum Tragen des Schnittstellenlogos berechtigt, ihre Produkte von unabhängigen Prüflaboren – den Authorized Test Centers (ATCs) – im Rahmen von Zertifizierungstests prüfen lassen.

ATCs nutzen ebenso Authorized-Test-Tools zur Durchführung ihrer Zertifizierungstests. Um dem Anwender die Vorteile in vollem Umfang bereitzustellen, sollte die CTS-Tool-Software dem Prüfer nicht nur Pass/Fail-Daten anzeigen: Auch detaillierte Protokolle zu den in den Prüfroutinen durchgeführten Schritten und zum vermutlichen Verhalten von Prüfmitteln (TE) und DUT sollten vorhanden sein. Ein umfassendes Verständnis darüber, wie die verbundenen Geräte miteinander kommunizieren, ist für den Konstruktionstechniker beziehungsweise Prüfer unerlässlich, um die Ergebnisse beurteilen zu können.

Bei Schnittstellen moderner Digitalanzeigen müssen Compliance-Tests oft aus mehreren Aspekten heraus durchgeführt werden. Beispielsweise benötigen Sie, wenn Sie ein Zertifikat für mit DisplayPort angeschlossene Geräte beantragen, Ergebnisse für die CTS-Testroutinen für die physikalische Schicht (PHY), die Verbindungsschicht (LL) und den Kopierschutz (HDCP). Es ist ein deutlicher Vorteil für den Prüfablauf, wenn für verschiedene Arten von Compliance-Tests ein und dieselben Prüfmittel verwendet werden können.

Ein Beispiel für die Durchführung eines Compliance-Tests ist der einfache Test – Test-Nr. 2C-01 in HDCP 2.2 zu DisplayPort-Compliance-Test-Specification. Der Versuchsaufbau umfasst Prüfmittel (hier als »Pseudo-Quelle« beziehungsweise »pseudo-source« bezeichnet), die an einen mit HDCP-Kopierschutz ausgestatteten DisplayPort-Eingang (hier als »vorgeschalteter Anschluss« (Upstream Port) bezeichnet) des DUT-Empfängers (zum Beispiel an einen PC-Monitor) angeschlossen ist. Das Prüfmittel ist der Unigraf UCD-323 und die CTS-Tool-Software eine UCD-Konsole. UCD-323 ist zur Durchführung von Tests von HDCP 2.2-Empfängern und -Sendern an der DisplayPort-Schnittstelle (DP HDCP2.2 Interface) berechtigt [1]. Die Zielstellung für den Test 2C-01 ist »zu bestätigen, dass das Empfänger-DUT mit einer angekoppelten Quelle unter Nennbedingungen funktioniert«.

Der Test umfasst folgende Schritte:

  • Verbindungserkennung,
  • Authentifizierung und Schlüsselaustausch,
  • Überprüfung der Lokalität und
  • Austausch des Sitzungsschlüssels.

In der Spezifikation für den Compliance-Test ist für jeden Testschritt festgelegt, wie TE agieren und das DUT reagieren sollte. Die Spezifikation definiert zudem die Pass and Fail-Kriterien für jeden Schritt. Nach dem Anschließen des DUT an UCD-323 muss die Verbindung validiert werden. Den DP-Verbindungsstatus zeigt die Registrierkarte Link (Verbindungen) der UCD-Konsole (Bild 1). Auf der Registrierkarte Sink-DUT-Testing der UCD-Konsole wird Testanordnung DP HDCP CTS 2C gewählt, die den Test 2C-01 beinhaltet.

Oftmals ist es wichtig, in der Vorbereitung bereits die DUT-Ressourcen für die CTS-Tool-Software zu definieren: Damit werden nur die unterstützten Funktionen anhand der entsprechenden Parameter verwendet. Für den Test 2C-01 releviert nur der Parameter »Test Timeout« (Prüfdauer), der auf dem Standardwert (100 s) belassen wird. Die Testdurchführung ist unkompliziert: Der Test wird per Klick gewählt und anschließend mit »Run Selected« durchgeführt. Damit absolviert das Tool die einzelnen Abläufe und listet jeden Schritt im zeitgestempelten Test-Log (Prüfprotokoll) auf. Das Format ist identisch mit dem der Testspezifikation. Die Matrix (Bild 2) bestätigt, dass der Test 2C-01 einmalig durchgeführt und bestanden wurde.

Zur Dokumentation des Ergebnisses oder für dessen Weiterleitung an Kollegen kann ein Prüfbericht im HTML-Format erzeugt werden, der das gleiche detaillierte Prüfprotokoll enthält, wie es in der UCD-Konsole zu finden ist. Gemäß Spezifikation ist der Test 2C-01 mit allen drei DP-Main-Link-Konfigurationen durchzuführen. In einer realen Compliance-Test-Sitzung wäre der nächste Schritt, zur Registrierkarte »Link« zurückzukehren und die Konfiguration zu ändern. (ct)

REFERENZEN
https://www.digital-cp.com/compliance

INFO
Tools von Unigraf sind für die Durchführung von Zertifizierungstests des DisplayPort-Link-Layer-Protokolls, sowie HDCP-Tests an DisplayPort oder USB-C-DisplayPort-Alternate-Mode, zugelassen. Unigraf wird in DACH durch dhs ELMEA tools vertrieben und unterstützt.