隨著圖像像素和幀率的不斷提高,傳統(tǒng)的LVCOMS規(guī)格已經(jīng)不能承載圖像需要的帶寬要求。在所有的替代方案中,7:1 LVDS 是一個相對性價比比較高的解決方案。其單個差分對可以達到500Mbps以上的傳輸速率,這是LVCOMS難以企及的。在液晶面板的圖像接口中往往可以看到7:1 LVDS的身影。
圖像的RGB數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后分散在幾個通道中傳輸,并有一路7分頻的同步時鐘伴隨。編碼方式和時鐘數(shù)據(jù)的相位關系是確定的,以TI的LM98620舉例如下:
Figure 1 7:1 LVDS 編碼格式
7:1 LVDS的發(fā)送設計相對容易,接收的時候看設計平臺不同解決方案也略有不同。
Xilinx公司Spartan6系列的IO有數(shù)據(jù)同步功能,所以自帶高速數(shù)據(jù)解串能力,設計相對容易。Lattice公司的XP2系列或者ECP3系列的IO雖然沒有數(shù)據(jù)同步功能,但是利用IO DDR功能,加上芯片內(nèi)置PLL相位調整相對靈活,網(wǎng)上也有成熟的參考設計。本文主要介紹使用國產(chǎn)安路FPGA實現(xiàn)低成本7:1 LVDS接收方案,并已經(jīng)調試成功,穩(wěn)定量產(chǎn)。
安路FPGA EG4系列和市場主流FPGA一樣,基本結構也是基于SRAM的查找表。IO支持DDR和DDRx2的功能,LVDS實測速率可以達到500MHz;全系列內(nèi)置4個PLL,每個最多支持輸出5路時鐘輸出。這兩個基本結構是實現(xiàn)7:1 LVDS的關鍵。
按照7:1 LVDS規(guī)范,如果TXCLK是70MHz,那么LVDS的數(shù)據(jù)實際速率已經(jīng)達到了490Mbps。但是采用DDRIO以后,可以在EG4的IO接口上,用245MHz的時鐘解串LVDS數(shù)據(jù)和TXCLK。這個245MHz的時鐘就是7:1 LVDS時鐘經(jīng)過PLL 3.5倍頻后得到的。
Figure 2 EG4 IDDR 實例化示例
首先要確定7:1 LVDS時鐘的相位。TXCLK解串下來的數(shù)據(jù)可能是“1100011”,也可能是“0001111”,這個取決于245MHz時鐘的相位而定。而且這個相位要現(xiàn)場調試一下,不同的硬件可能會略有差異。因為是內(nèi)部信號,所以用示波器觀察不是很方便。但是安路FPGA設計工具中自帶嵌入式邏輯分析儀“ChipWatcher”,可以很方便的看到TXCLK解串后的數(shù)據(jù)。
根據(jù)7:1 LVDS的編碼方式,一個TXCLK周期中包含了7個數(shù)據(jù)bit,而DDRIO每次解串下來是2個數(shù)據(jù)bit,所以實際解碼的數(shù)據(jù)會分配在相鄰的兩個7:1 LVDS的周期中。比如,實際解碼的TXCLK可能是“1100011”和“1000111”或者是“0001111”和“0011110”。
一旦獲取穩(wěn)定的TXCLK相位后,就可以根據(jù)上一頁的表格定位出RGB數(shù)據(jù)的位置解出RGB數(shù)據(jù)。需要注意的是7:1 LVDS編碼的RGB數(shù)據(jù)是10bit寬度,如果用戶只需要8bit數(shù)據(jù)的話,要選取其中的高8位。
采用這個接收方案,已經(jīng)在實際產(chǎn)品中穩(wěn)定使用了。而且安路公司的FPGA開發(fā)軟件TD安裝簡單,資源占用少,運行速度快,對絕大多數(shù)應用設計游刃有余。
安路科技根植中國,面向世界,積極參與國際競爭,努力成為中國可編程邏輯器件產(chǎn)業(yè)的主導企業(yè)和世界可編程邏輯器件解決方案的主要供應商。
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