LVDS技術在數字視頻傳輸系統中的應用

隨著信息技術的發(fā)展，多媒體、虛擬現實以及網絡技術對數字視頻信號的帶寬要求越來越大，數據傳輸的需求急劇增加。包含豐富信息量的視頻圖像傳輸技術倍受關注。傳統的視頻傳輸方法在速度、噪聲、EMI／EMC、功耗、成本等方面存在很大的局限性。因此，采用新的I／O接口技術來解決視頻圖像傳輸問題顯得日益突出。低電壓差分信號傳輸技術簡稱LVDS(Low Voltage Differential Signal)技術具有高速、低成本的特性為解決視頻傳輸這一瓶頸問題提供了可能。
LVDS技術核心是采用極低的電壓擺幅高速差動傳輸數據，可以實現點對點或一點對多點的連接，遠距離信號傳輸。具有低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射等特點。其傳輸介質可以是銅質的PCB連線，也可以是平衡電纜。LVDS技術是種低擺幅的通用I／0標準，其低擺幅和低電流驅動輸出實現低噪聲和低功耗，解決物理層點對點傳輸的瓶頸問題，滿足數據高速傳輸的要求。
將LVDS技術應用到數字視頻傳輸系統中，通過合理的方案設計使系統能滿足圖像數據實時、穩(wěn)定、高速傳輸的要求。

1 數字視頻傳輸系統硬件設計
數字視頻傳輸系統由發(fā)送單元和接收單元組成，其功能組成框圖見圖1。發(fā)送單元主要由FPGA、A／D轉換器、串行器和信號預加重緩沖器組成，主要完成模擬視頻信號數字化和數字圖像信息串行經驅動后發(fā)送給接收單元。接收單元主要由LVDS均衡器、解串器和D／A組成，主要完成串行差分信號的解串，恢復成并行的數字信號信息，并將解串后的信號經D／A轉換為模擬視頻信號。

1．1 FPCA(現場可編程門陣列)
方案采用Actel公司推出的第二代基于Flash(閃存)的可編程器件ProASIC Plus系列中的APAl50。該系列器件具ASIC(專用集成電路)的性能和FPGA的靈活性于一身，具有150 000個系統門．邏輯單元為6 144個，內嵌36 Kb的雙端口SRAM和2個鎖相環(huán)(PLL)內核，支持3．3 V、32 bit、50 MHz的PCI總線，系統外部性能達150 MHz，具有高密度、低功耗、非易失及可重復編程等特點。因為ProASIC Plus系列FPGA基于Fla-sh技術，利用Flash開關保存內部邏輯，因此不需要另外的器件。由于不需要上電配置過程，因此具備上電就立即工作的特點。另外高度保密，使用者可編程設置多位密鑰以阻止外界自行讀取或更改器件的配置。方案中利用APAl50主要實現邏輯控制、A／D采樣控制、數字圖像增強等功能。
1．2 LVDS接口電路設計
LVDS接口電路由串行／解串器、預加重器和均衡器等組成，主要負責LVDS信號的轉換和傳輸，是整個系統設計的關鍵。圖2是系統LVDS接口電路連接圖，其中串行器DS92LV18將FPGA輸出的圖像數據和有關圖像的時鐘和同步信號等并行信號轉換為串行LVDS信號輸出，經DS25BRl20接口器件預加重后，傳輸給接收單元的均衡器器件DS25BRll0，均衡后的LVDS信號再通過解串器DS92LV18恢復成并行信號送D／A轉換器進行數／模轉換。