Allion Labs/Lexus Lee
百佳泰為首波VESA官方授權DisplayPort 2.1認證實驗室，從2022年中開放DisplayPort 2.1產品認證以來，已協助各大品牌廠商及ODM廠商取得DisplayPort 2.1產品認證。本篇將與大家分享DisplayPort 2.1產品在認證測試時的常見問題及改善的建議。
目前認證規範到底是採用DisplayPort 2.0還是2.1版本?
首先我們先來釐清DisplayPort 2.1和2.0的版本間容易產生誤解的地方。
起初VESA協會於2019年發表DisplayPort 2.0 SPEC，事隔三年發表 DisplayPort 2.1 SPEC，其中特別針對 Protocol Layer 、Cable ID 以及Connector 做改善及更新。我們常常收到客戶諮詢：若要通過DisplayPort 2.1認證，其規範是否有分CTS 2.0 或是CTS2.1 版本? 正確解答是：目前認證規範就是以CTS 2.1版本為主，而所有測試設備的測試方式也是照著CTS 2.1 版本來制定。
接下來我們會依序針對Source端及Sink端在DP2.1認證測試上實際發生過的問題，挑選幾項最常發生的問題與大家分享。
Source常見問題 – 最需留意DisplayPort2.1新增測項
1. DisplayPort 2.1 UHBR Physical Layer Test*
(*註:此測項為DisplayPort 2.1新增測項)
DisplayPort 2.1新增了UHBR (Ultra High Bit Rate)傳輸模式。UHBR可以讓單Lane的傳輸頻寬從原本8.1Gbps提升到20Gbps，此測項針對10Gbps、13.5Gbps和20Gbps狀態下進行測試。速度更高表示訊號的衰減會隨著距離的增加而衰減的更快，電氣特性的10Gbps和 13.5Gbps的速度基本上跟DP 8.1Gbps和HDMI 12Gbps相近，所以相信大部份廠商的技術團隊早就有這二項的設計經驗，因此一般來說10Gbps和13.5Gbps的測試，都可以順利通過所有Mandatory測試項目。
然而真正的考驗是在20Gbps測試。百佳泰測試經驗中，目前20Gbps測試容易在Eye diagram以及Jitter的測項中失敗。DisplayPort 的Transmitter IC到Connector之間的trace若過長，就會造成過多的訊號衰減，進而有很大的機率會無法通過認證測試。以百佳泰豐富且專業的測試經驗，我們建議可以加一顆Redrive 或是RetimerIC來補償訊號衰減，避免造成fail。
圖1: (左)正常情況下的眼圖(Eye diagram) / (右) 正常情況下的Jitter
2. DisplayPort 2.1 Return Loss Test*
(*註:此測項為DisplayPort 2.1新增測項)
DisplayPort 2.1認證測試中新增了Differential Return Loss 和Common Mode Return Loss，而這一測項也是常見Fail項目之一。尤其大部份的DUT都是fail在Common Return Loss部分。
能否通過此測項的其中一個重要關鍵因素是：產品有沒有使用Enhanced Connector。 Enhanced Connector 是DisplayPort 2.1 SPEC新增的項目，主要是讓UHBR產品可以採用Enhanced Connector以確保UHBR10/13.5/20傳輸的品質。
接下來比較一下相同產品在使用Non Enhanced Connector跟Enhanced Connector的差異(詳見下圖2)。
圖2: (左)使用Non Enhanced Connector (右) 使用Enhanced Connector
從圖中可以明顯看出使用Enhanced Connector的話，整體Return Loss相對來說比較好。
上述圖中的測試評判標準(test criteria) 是以DisplayPort 2.0 SPEC為準，不過後來VESA評估早期以DisplayPort 2.0 SPEC為test criteria的測試資料後，決定放寬Differential Return Loss 和Common Mode Return Loss的測試標準， 並列入DisplayPort 2.1 SPEC規範裡。
下列圖3是DisplayPort 2.0 SPEC及DisplayPort 2.1 SPEC及中的Differential/Common Return Loss criteria對照圖，相互比較後可以知道Common RL值約放寬2~3 dB，Differential RL則放寬 3 dB之多。
圖3: DisplayPort 2.0 SPEC及DisplayPort 2.1 SPEC及中的Differential/Common Return Loss criteria對照
目前的認證是套用DisplayPort 2.1的criteria，所以現在產品會比較容易可以通過Differential /Common Return Loss測試。
以上為DisplayPort 2.1 Source 認證測試比較常見會發生問題的測項，而這些項目相應的設計也是會影響到PCB是否需要改版進而影響到廠商產品設計成本。
Sink常見問題 – Fail原因複雜，更仰賴測試經驗解bug
接下來是DisplayPort 2.1 Sink認證測試中常見問題。
1. DisplayPort 2.1 Differential/Common Return Loss Test
第一個問題跟Source狀況相同，也是Differential/Common Return Loss Test。解決方法同上，這邊就不再贅述。
2. DisplayPort 2.1 Cable ID Detection Test
第二個是 Cable ID Detection Test 沒有作動的問題。
UHBR cable 有分DisplayPort 80 跟DisplayPort 40，所以連接的線纜類型除了Legacy Cable，還必須加上DisplayPort 80 Cable跟DisplayPort 40 Cable，故UHBR Sink產品必須可以分辨接上來是什麼類型的cable，並把cable 資訊填入DisplayPort CD register 0x2217(內容如下圖所示)，讓UHBR Source也能分辨其cable的類型。
關於這測項，我們建議的改善方法是需各別針對硬體跟firmware上做設計變更，由於篇幅有限，有興趣亦或是有此煩惱的客人歡迎與我們聯繫，將會有專家與您詳聊。
3. DisplayPort 2.1 Jitter Tolerance Test
第三個是Jitter Tolerance Test，在這個測項fail的原因可以分為二種。
一種是AUX Communication 上出了問題(如下圖紅色框所示)，即使沒有進入到測試RX IC對Jitter的容忍程度，也就是即使沒有上Jitter時，UHBR Sink還是會回報測試failure。因此通常遇到此問題時，我們建議先檢查AUX Communication for Jitter Tolerance Test 回應流程是否正確。
而另一種就是真的有測到RX IC在不同的Jitter Frequency 的容忍度程度問題。
目前對於10Gbps跟13.5Gbps的速度上，大部份的UHBR Sink產品都可以通過測試，但是在20Gbps上，就不一定可以順利通過了。若有遇到此問題時，則建議需調整UHBR內的Retimer 或 Scaler的EQ參數，來通過此項測試。
全面掌握DisplayPort認證測試內容，產品取證沒煩惱
上述是DisplayPort 2.1 Sink跟Source產品在開放認證後，我們執行測試上常遇到的問題。希望透過我們的經驗分享，幫助廠商在產品開發設計上即早解決問題通過認證；除了DisplayPort，百佳泰同時也能提供其他影音介面如HDMI、Thunderbolt等認證服務，更備有大量的實體產品可協助情境模擬及相容性測試服務。
若您對於文章內容或是DisplayPort認證上有任何的疑問，歡迎您聯繫百佳泰團隊 service@allion.com
