基于FPGA的DVI/HDMI接口實現(xiàn)

DVI/HDMI參考設(shè)計有發(fā)送和接收功能。在接收端，ECP2M利用內(nèi)置模塊SERDES恢復(fù)T M D S信號，通過SERDES內(nèi)的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路完成這個處理。CDR電路將每個串行的T M D S通道轉(zhuǎn)換至10位，并將具有同步時鐘的數(shù)據(jù)傳送至FPGA接口，然后在FPGA中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理達(dá)到同步。這要求有三個級別的同步，分別是在本文中稱為“字節(jié)對齊”的10位同步、通道調(diào)整、多通道對齊。文章的后面討論這些步驟。接下來是自動檢測正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)流的分辨率(480p、720p、1080p或1080i)，并調(diào)整物理編碼子層(PCS)參數(shù)。當(dāng)在這些分辨率之間動態(tài)切換時，應(yīng)保證優(yōu)化運(yùn)行。針對發(fā)送端，沒有必要進(jìn)行字節(jié)和通道對齊。10位模式的PCS是用來使數(shù)據(jù)串行化，并與液晶顯示屏通信。

ECP2M/ECP3的CML SERDES輸入(見圖3的接收信號流)收到T M D S三個通道的信號(0、1，和2)數(shù)據(jù)。由于DVI/HDMI的信號不采用標(biāo)準(zhǔn)的8B/10B編碼，SERDES后面的PCS設(shè)置成10位模式(旁路)。T M D S信號傳輸使用對本協(xié)議唯一的四個對齊的字符(不同于8B/10B方式)。串行器與SERDES的CDR傳遞10位的原始數(shù)據(jù)，FPGA進(jìn)行字節(jié)對齊。DVI/HDMI鏈路連接能以多個不同的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，自動檢測邏輯被用來檢測正在傳送的是哪種分辨率，并配置PCS以便在SERDES鎖相環(huán)中實現(xiàn)鎖定。

圖3：HDMI/DVI鏈路的原理框圖。

接收同步

一旦10位數(shù)據(jù)在FGPA中，執(zhí)行上述定義的三個步驟(字節(jié)對齊、通道對齊、多通道對齊)是必須的 。字節(jié)對齊：設(shè)計確定在數(shù)據(jù)流的哪里是10位數(shù)據(jù)字節(jié)的開始和結(jié)束。在FPGA結(jié)構(gòu)中使用有限狀態(tài)機(jī)(FSM)來完成這一任務(wù)。把數(shù)據(jù)流的第一個和第二個10位組合在一起，形成一個20位的總線；然后分解至9位、10位總線。在這一階段，數(shù)據(jù)與對齊的字符進(jìn)行比較，當(dāng)字符順序發(fā)生了8次(稱為單通道對齊)，同步信號有效。狀態(tài)圖如圖4所示。

圖4：接收同步的狀態(tài)圖。

同步檢測之后，對齊數(shù)據(jù)的字節(jié)寫入FIFO。當(dāng)所有三個通道都完成了“通道對齊”，就可以寫入FIFO，至此通道對齊的任務(wù)就結(jié)束了。在這一階段， FPGA將等待直到FIFO處于半滿狀態(tài)，并在同一時間(多通道對齊)對三個FIFO進(jìn)行讀操作 。這將保證三個通道對齊，并同步。