Intel FPGA IP之LVDS SerDes IP学习

FPGA 视频数据输入输出直通工程：

• 屏：13.2吋8bit色深，屏幕分辨率为1440*1920@60，具有两个Port，每个Port有4个差分数据对与1个差分时钟对，差分对均支持LVDS协议
• 芯片：Cyclone V系列FPGA
• 目的：通过FPGA的LVDS SerDes RX接口输入8bit 色深RGB图像数据，然后再通过LVDS SerDes TX接口输出8bit 色深RGB图像数据，是个直通工程

  一、13.2吋屏

   1.1 13.2吋屏参数：

  

  DCLK frequency = horizontal line*vertical field*60=783*1962*60=92_174_760Hz≈ 92.17MHz

  DCLK（即，Data Clock）就是Pixel Clock。

  1.2 屏的数据传输格式：

  该屏有两个Port，是8bit 色深图像，传输的数据格式如下图：

  

  由图可知：

  • 该屏有两个Port，分奇偶Port（即，Odd Port与Even Port）
  • 每个Port有4个差分数据对与1个时钟差分对
  • 每个Port的LVDS数据格式相同
  • 差分时钟的占空比为4/7，且差分时钟频率与数据速率为1:7
  • 差分时钟与差分数据对之间的相位关系，即，差分时钟高电平中间时刻对应一个像素周期的开始时刻

    通过VESA的标准协议可知，VESA的10bit屏的接口兼容8bit屏接口。如下图：

    VESA：单port 8bit 屏：4个数据差分对+一个像素时钟差分对Pixel Clock
    数据差分对	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7
    0+/-	R0	R1	R2	R3	R4	R5	G0
    1+/-	G1	G2	G3	G4	G5	B0	B1
    2+/-	B2	B3	B4	B5	HS	VS	DE
    3+/-	R6	R7	G6	G7	B6	B7	XX

    VESA：单port 10bit 屏：4个数据差分对+一个像素时钟差分对Pixel Clock
    数据差分对	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7
    0+/-	R0	R1	R2	R3	R4	R5	G0
    1+/-	G1	G2	G3	G4	G5	B0	B1
    2+/-	B2	B3	B4	B5	HS	VS	DE
    3+/-	R6	R7	G6	G7	B6	B7	XX
    4+/-	R8	R9	G8	G9	B8	B9	XX

     参考：LVDS电平标准与LCD屏的LVDS数据格式-CSDN博客

    为了提高FPGA系统兼容性，在编写Verilog程序时，用10bit 色深的VESA标准协议。

    二、Cyclone V的LVDS SerDes结构

    

    2.1 LVDS Receiver结构

    

    

    

    2.2 LVDS Transmitter结构

    

    

    三、Intel FPGA的LVDS SerDes IP配置

    3.1 添加LVDS SerDes IP

    IP添加方式：在IP Catalog中输入LVDS+回车，可选择ALTLVDS_RX与ALTLVDS_TX两个LVDS SerDes IP进行参数设置。

    

    3.2 rx_serdes_ip

    3.2.1 rx_serdes_ip参数设置

    

    

    

    

    3.2.2 例化rx_serdes:

    //定义接口

    reg  [4:0]   rx_datao_p;

    reg  [4:0]   rx_datae_p;

    reg pixel_clk_in;

    wire    [69:0]  rx_out;

    wire pixel_clk_out;

    //例化

    lvds_rx_1 u1_lvds_rx_1(

        .rx_in                    ({rx_datao_p, rx_datae_p}),

        .rx_inclock                (pixel_clk_in),

        .rx_out                    (rx_out),

        .rx_outclock            (pixel_clk_out)

        );    

    3.3 tx_serdes

    3.3.1 tx_serdes_ip参数设置

    

    

    

    3.3.2 例化tx_serdes

    reg     [34:0]  tx_datao;

    reg     [34:0]  tx_datae;

    wire [4:0]   tx_datao_p;

    wire [4:0]   tx_datae_p;

    lvds_tx  u1_lvds_tx (

        .pll_areset (tx_reset),

        .tx_in      ({7'b1100011, tx_datao, 7'b1100011, tx_datae}),

        .tx_inclock (pixel_clk_out),

        .tx_out     ({tx_cko_p, tx_datao_p, tx_cke_p, tx_datae_p}));

    注意： {7'b1100011, tx_datao, 7'b1100011, tx_datae}中的两个7'b1100011是两个TX Port的Pixel Clock，结合LVDS Transmitter中的Serializer工作机制即可理解。

    四、附件参考

    Cyclone® V Device Handbook Volume 1: Device Interfaces and Integration