HDMI CEC 電源連動不正常-邏輯分析儀說分明

各位應該有聽過家庭劇院有個一鍵操作的功能，它其實是靠HDMI的CEC來實現，以最基本來說， HDMI CEC 應該可以至少達成電源連動的功能。講是這樣講，但是實際到底怎麼個電源連動法，好像很少人提過，今天阿信助教就來實際操作給各位看。

HDMI CEC接線

為了做實驗我準備了一台電視和兩台裝置，分別是遊戲機和DVD播放機，它們都接在電視的HDMI Input上面，接第幾個HDMI都沒差，只要有接就好如下圖。至於CEC要接哪裡? 這你不用擔心，因為CEC是HDMI裡面的其中一條線，位在pin13，只要你把HDMI線插好，CEC等於就插好了。

提醒一下電視、遊戲機、DVD player這三台裝置一定要先接上電源插頭，而且為了方便示範，所有裝置在電源線接好之後至少都先Turn On過一次，這樣可以讓電視掃描過一次接上來的裝置，然後再Turn Off，讓實驗開始的所有裝置電源狀態都先處於Power Off狀態，而且每個裝置的CEC設定都要記得啟動喔，只是每個裝置在CEC電源連動這部分的名稱似乎沒有統一，每個廠牌的稱呼都不太一樣，但名稱不外乎是HDMI控制、CEC控制、電源連動之類的。

首先就來示範一下甚麼叫做電源連動，原理後面再講，因為我喜歡先講究效果，再講求原理，這樣大家比較容易有共鳴。

DVD喚醒TV-電源連動

先來看一個情境，假設我要看DVD Player，於是我順手的就把DVD電源按下，那當然DVD就會開始運作了，但妙的是在CEC的運作之下，電視的電源也會同時打開喔，這表示你只需要使用DVD一台遙控器就可以同時搞定電視的啟動了，是不是很方便? 否則你得要處理兩台遙控器。

遊戲機搶電視-自動切換HDMI INPUT

繼續剛才的情境模擬，DVD看到一半，小朋友突然說要玩遊戲機，這時只需要把遊戲機的電源打開，由於在CEC的作用之下，電視會自動切換到HDMI 1，馬上就能直接玩遊戲機了，完全不需要去尋找電視遙控器來切換HDMI輸入，如下圖。

有些人可能有買電視棒，你可能會發現Youtube等應用程式一但投影到電視棒，電視畫面馬上就被切換過去了，這也是依靠CEC來動作，完全就是一樣的道理。

自動關閉裝置電源-電源連動

最後的情境模擬，當我們不想玩遊戲機，也不想看DVD的時候，只要把電視的電源Turn Off，那麼接在電視之下的所有HDMI裝置，也都會同時自動Turn Off。基本上你只要操作一次遙控器，就可以同時牽動相關的設備，這就是 HDMI CEC 方便的地方，也是落實一鍵操作的關鍵技術。

HDMI CEC 的原理

接著來看原理，CEC只有一條線，位於HDMI的Pin13，利用這一條線就可以傳資料，所以它是序列式的通訊，既然只有一條線，它就沒有Clock可以告訴接收端原始資料的取樣時間點在哪裡，於是接收端就得用通訊協定的起始位元與同步線路去回推原始資料，這稱為非同步傳輸。CEC用的是類似波寬調變的方式來標示0與1，細節我就不贅述，總之CEC在運作的時候，波形一定會在High/Low之間上下跳動。

根據HDMI規格書裡面的敘述，如果把各種裝置都接起來的話，應該會像下圖一樣，這是規格書裡面畫的接法，也是一般家庭劇院的接法，跟我前面Demo所使用的接法類似，只不過我沒有使用擴大機，但概念都一樣。

在CEC的世界裡面，每個裝置都會有一個實體位址Physical address，它是由四個數字所組成F.F.F.F，它的角色比較像是網路世界的MAC address，CEC Physical address這裡每個數字是從0x00~0x0F，只有16個數字能選，上圖中的白色數字就是CEC接好之後，每個裝置自己透過CEC protocol喬出來的address，所以它不是預先定義好的，它是接上去之後才決定的。

在Physical address之上還有定義一個邏輯位址Logical address，它是一個0~15的數字，咦! 前面不是已經有Physical address了嗎? 幹嘛還要再弄一個位址? 因為Physical address僅僅是門牌地址，不具有裝置功能的資訊，而Logical address才有功能資訊，例如0就是電視，4就是Playback device，這在Logical address這一層有預先定義好。那如果有兩台DVD呢? 沒關係，HDMI CEC定義了4、8、11三個Playback device，可以讓你接三個播放裝置，所以遊戲機也算是一種播放裝置，它的Logical address在這裡是8。

那如果有4台播放裝置呢? 基本上HDMI是假設你不會使用超過3台播放機，況且你也只有兩隻眼睛，裝那麼多台是要幹嘛? 但如果你硬裝，我猜它會把一些保留的Logical address拿出來用，我自己是沒實際試過。

CEC 失效-強行接地

既然不同裝置的CEC是全部接在一起的，那就表示只要有一個裝置把CEC接地變成0V，或者變成很低的電壓，那麼整條CEC線全部會被拉成Low，因為電流是從高電位往低電位流動，最後都會變成低電位，這樣無論其它裝置的CEC怎麼嘗試供電拉高電位都沒有用，有人接地的話它的電位就是拉不高，CEC就是不會動作。這跟職場的一句名言”不做最大”是相符的，擺爛的那個人相對來說擁有較多決定權或話語權，因為你得求他做事，除非你將他從職場剃除。

所以若因為某裝置的CEC接地而造成CEC失效，就必須要將這個裝置的CEC排除在系統之外，也就是要把它的CEC給隔離開來，這麼一來其他裝置的CEC才能正常運作。所以如果你的家庭劇院剛好有一台裝置的CEC是出現接地的狀況，就會讓你很困擾，因為它會搞得你整個一鍵操作的系統無法使用。

那為何會有HDMI裝置的CEC被設計成接地呢? 我想近期的裝置應該比較少有這種現象，如果是早期的裝置，由於CEC的用法與資訊都還沒有很充分，有些工程師可能認為自家產品沒有CEC功能就乾脆給它接地了，這對大部分的User來說其實也沒甚麼問題，畢竟家庭劇院不是每個人都會需要，但某些比較講究的User可能就中招了。

HDMI CEC 失效-邏輯分析儀偵錯

我剛好手上有一台已經停產的藍光DVD player，它裡面的選單有CEC連動，但實際連線HDMI的時候它的CEC的電源連動卻呈現失效的狀態，所以我就要利用邏輯分析儀來看看到底是怎麼回事。

為了有個比較的基準，我拿了前面Demo的藍光機，它是一台近期的藍光DVD player，CEC是能正常動作的，透過HDMI轉接板把pin13的CEC跳接出來，然後再接到邏輯分析儀裡面，在DVD player上電的瞬間，CEC就有訊號出現了，如下圖。你可以很明顯的看出來它有資料封包例如Addr From 0x04，以及Addr To 0x00，先不論資料內容正確與否，基本上我們可以確定CEC是有資料在傳送的。

接著我換上這台停產的DVD player，一樣把pin13的CEC訊號接到邏輯分析儀裡面，想看看它到底長甚麼樣子。結果接上邏輯分析儀之後，我就發現不對勁了，因為一般來說DVD player的電源打開之後，如果有CEC訊號傳送，一秒內就會出現波形，但這次邏輯分析儀已經過了20幾秒鐘，遲遲沒有觸發到CEC訊號如下圖，就表示CEC應該沒有在高低準位之間擺盪，也就是沒有資料傳送的意思。

於是我按下邏輯分析儀的Cancel鈕取消觸發，這樣就可以看到目前取樣到的CEC準位是如何，結果如下圖，整個CEC訊號的準位完全是處於Low準位，當然就是沒有任何資料傳送的意思。

難道真的是這台停產的藍光機造成CEC不會動嗎? 於是我把藍光機的HDMI插頭拔掉如下圖，HDMI插頭就放在DVD player上面，接著我就發現在這個情況下，遊戲機的電源打開之後，就能順利的連動電視的電源，這就表示這台藍光機真的會拖垮CEC系統。

CEC的超低阻抗-無言的結局

雖然現在我已經知道這台停產的藍光DVD會拖垮整個HDMI的CEC系統，但我還是很好奇，它的CEC腳位與GND之間，到底存在多少電阻，或是說對地電阻是多少。於是就把這台藍光機的HDMI OUT插上轉接板，方便我測量電壓，我將電表開電阻檔之後，用電表的黑色探棒觸碰HDMI的GND，紅色探棒觸碰HDMI的Pin13，測得的電阻為36.3 ohm，哇! 這是超小的電阻啦，如果這種CEC插到電視的話，一定不會動，因為通訊線大多會透過k級電阻接到電源，稱為Pull high電阻，而這裡的對地電阻只有36.3 ohm，和k級的電阻串聯經過分壓之後，CEC通訊線只能分到一點點電壓，難怪電壓會變成超低。

HDMI CEC 阻斷器-最終解法

雖然只要把這台DVD的HDMI線拔掉之後，遊戲機就能連動到電視了，但是這樣就不能看DVD了啊! 這可怎麼辦好，別擔心! 路是人走出來的，辦法也是人想出來的，市面上有一種CEC阻斷器的轉接頭，或稱為CEC屏蔽器，可以把CEC的訊號斷開，又同時可以讓HDMI訊號通過，真是一舉兩得，於是我就把這個CEC block轉接頭插上這台藍光機，再把電視的HDMI cable插在這個轉接頭上面，如此就可以看到DVD又不會拖垮CEC系統，你看下圖，在DVD player接著電視的情況下，遊戲機依舊能透過CEC啟動電視電源，表示藍光機已經不會影響CEC了。

但是使用CEC阻斷器的代價就是，你得要自己處理HDMI路徑上的所有操作，從DVD、擴大機、電視你都得要自己來，沒有一鍵操作這回事。

雖然已經知道了拖垮CEC系統的元凶就是那台CEC永遠在低準位的裝置，但我還是很納悶，為何一台藍光播放機的CEC會一直維持在低準位? 那可是標榜高畫質的藍光播放機耶，在當時應該算是很先進的設備了吧，我自己合理化的答案是可能當時CEC的協定還不完備，所以各廠商可能都自己玩自己的系統，也許電源連動當年是利用其它方式達成的，現在的設備應該比較少有這種問題了，以上是純粹猜想，若有知道答案的朋友也歡迎提供資訊給我喔。

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