基于FPGA的DVI/HDMI接口實現(xiàn)
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為保證接收器能恢復(fù)信號，對內(nèi)偏移不應(yīng)超過在HDMI規(guī)范中所定義的值。在HDMI 1.3中，接收連接器對內(nèi)偏移的最大容許值為等于0.2Tcharacter+1.78ns，其中Tcharacter表示傳輸(10xTbit)一個字符的時間。例如，對于1Gbps的速率，Tcharacter=10ns，最大偏差是3.78ns。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/192045.htm
HDMI鏈路有三種工作周期：視頻數(shù)據(jù)周期、數(shù)據(jù)隔離周期和控制周期。它在視頻數(shù)據(jù)周期傳送有效的視頻，在數(shù)據(jù)隔離周期傳輸音頻和輔助數(shù)據(jù)，傳輸時使用了一系列的數(shù)據(jù)包。在任何視頻或數(shù)據(jù)周期之間，需要有控制周期。每個視頻數(shù)據(jù)周期開始時，有一個緊隨護(hù)帶的前同步信號，針對從控制周期到視頻周期的過渡，提供了非常穩(wěn)定的指示。前同步是8個連續(xù)的預(yù)定義字符(10'b1101010100 ， 10'b0010101011 ， 10'b0101010100 ，和10'b1010101011)，護(hù)帶是針對每個通道的2個連續(xù)的獨特字符(通道1 ： 10b1011001100 ;通道2 ： 10b0100110011 ;通道3 ： 10b1011001100)。
圖2：HDMI接收器使用前同步信號和一個護(hù)帶來同步輸入的數(shù)據(jù)。
使用DVI/HDMI實現(xiàn)系統(tǒng)
DVI和HDMI的發(fā)送和接收接口通常用ASSP來實現(xiàn)。本文提出了一種采用FPGA的替代解決方案。采用FPGA實現(xiàn)DVI/HDMI接口具有以下優(yōu)點：
(1)FPGA技術(shù)使得設(shè)計人員可以將ASSP串行/解串器(SERDES)與后端定制的特殊設(shè)計功能集成在一起，以節(jié)省電路板面積。
(2)通過盡可能少地使用元器件、降低成本和功耗來增加設(shè)計的可靠性。
(3)讓設(shè)計者利用最新的技術(shù)，受益于先進(jìn)的工藝技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)在1999年批準(zhǔn)后不久，開發(fā)了大量的離散DVI接口器件。由于這種制造技術(shù)是成熟的(主要是0.18微米)，因此更加昂貴。
(4) FPGA擁有寬的溫度選擇范圍，具有針對工業(yè)和汽車的產(chǎn)品，而大多數(shù)離散的DVI和HDMI接口器件是專為消費市場而設(shè)計，往往只能在商業(yè)溫度范圍內(nèi)工作。因此，對于在工業(yè)和汽車應(yīng)用方面的嵌入式設(shè)計，這可能會是一個問題。
(5)FPGA設(shè)計是可移植的，使人們關(guān)注的產(chǎn)品使用壽命得到最大限度延長。大多數(shù)DVI器件是針對基于PC的應(yīng)用，通常這些接口適合進(jìn)一步集成至其他的ASSP。這種情況發(fā)生時，這些分立器件或許不再可用，因為制造商可能只愿意為個人電腦市場提供服務(wù)。
所有這些因素使得FPGA解決方案更具有吸引力，而且這也是最前沿的技術(shù)。FPGA已被證明是一種有效的解決方案，它能夠集成多種功能、縮短產(chǎn)品的上市時間并降低總的成本。此外，F(xiàn)PGA通常有很寬的溫度范圍，并有很長的產(chǎn)品生命周期。
針對ECP2M和ECP3器件系列，萊迪思(Lattice)半導(dǎo)體公司最近推出了DVI/HDMI接口的參考設(shè)計。萊迪思半導(dǎo)體公司的ECP2M和ECP3系列是集成了SERDES的低功耗、低成本FPGA，擁有很寬的溫度范圍。這些器件具有高達(dá)16個通道的SERDES，可處理250Mbps～3.125Gbs的數(shù)據(jù)速率，且無過采樣情況。DVI/HDMI是ECP2M和ECP3系列支持的模式之一，能夠?qū)崿F(xiàn)這個設(shè)計是因為萊迪思已對T M D S信號傳輸構(gòu)建了一個獨特的接口。在DVI/HDMI電纜中， T M D S信號是有一個外部時鐘的源同步信號。萊迪思已開發(fā)出一種技術(shù)，利用ECP2M或ECP3中內(nèi)置的SERDES恢復(fù)并產(chǎn)生針對T M D S的合適的數(shù)據(jù)和格式。這種實現(xiàn)是可能的，因為內(nèi)置的SERDES有250Mb/s到3.2Gbp/s的寬動態(tài)范圍。
萊迪思的DVI/HDMI參考設(shè)計集成了發(fā)送和接收功能，使得用單芯片解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)一些有趣的應(yīng)用程序。例如，可以針對設(shè)計使用傳輸方向，從原來的7:1 LVDS顯示驅(qū)動器轉(zhuǎn)換至DVI。在接收端，用接收到的HDMI數(shù)據(jù)實現(xiàn)一個HDMI擴(kuò)展器，然后將它格式化并通過另一種接口(如光纖或CAT5)送出。另一種應(yīng)用是HD-SDI到DVI的轉(zhuǎn)換，或反之亦然。針對圖形疊加、畫中畫和分屏應(yīng)用，HDCP協(xié)議的許可證可以進(jìn)一步處理和管理音頻和視頻數(shù)據(jù)流。
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