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。