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英特爾開發SDI II知識產權(IP)核支持多種SDI變體和數據速率

英特爾FPGA ? 來源:英特爾FPGA ? 作者:英特爾FPGA ? 2022-09-28 10:43 ? 次閱讀

幾十年來,廣播視頻設備串行數字接口SDI) 技術一直是連接廣播行業用專業設備的既定標準。

SDI 設備包括攝像機、錄像機、監視器、混音器和 PC。1989 年,美國電影電視工程師協會 (Society of Motion Picture and Television Engineers, SMPTE) 推出最初的 SDI 技術規范,規定通過造價不高、終端為經濟耐用型 BNC 接頭的 75 歐姆同軸電纜傳輸數字視頻,傳輸速率為 3 Gbps。

該規范發布后經過多次修訂,最大數據速率已從 3 Gbps 先后提高到 6 Gbps、12 Gbps 及以上,以支持更高的視頻分辨率(高清、4K 和 8K)、更快的幀率以及多個數字音頻通道和音頻標準。SDI 仍在采用同軸電纜提供上述已大幅擴展的功能,不過現已增加了光纖傳輸,以便得到更廣泛的應用。

FPGA 非常適合 SDI 實現方案。英特爾針對英特爾 FPGA 和 SoC FPGA 開發了 SDI II 知識產權 (IP) 核,這種內核支持 HD-SDI 單速率模式、3G-SDI 單速率模式、三速率模式和多速率模式。三速率模式支持 SD-SDI、HD-SDI 和 3G-SDI 標準,多速率模式支持三速率模式下的所有 SDI 標準,并增加了 6G-SDI 和 12G-SDI 標準。大多數英特爾 FPGA 和 SoC FPGA,包括英特爾 Agilex、英特爾 Stratix 10、英特爾 Arria 10、英特爾 Cyclone 10、英特爾 Stratix V、英特爾 Cyclone V 和英特爾 Arria V 設備家族中的器件,在與 SDI II IP 核一起使用時,支持多種 SDI 變體和數據速率。

英特爾前不久發布了一條有關使用英特爾 Agilex I 系列 FPGA 和 SDI II IP 核實現 SDI 樣本的視頻。該樣本基于 SDI 重傳設計,無需使用外部壓控晶體振蕩器 (VCXO) 來實現同步鎖相,相反,它采用小數分頻模式,在 FPGA 的 F-Tile 上使用了英特爾 Agilex I 系列 FPGA 的內部發射器鎖相環 (PLL) 完成同步鎖相。

每個英特爾 Agilex FPGA F-Tile 有 16 條傳輸通道,每條通道各有一個獨立的發射器鎖相環,可以用相同的 140 MHz參考時鐘頻率進行鐘控,這意味著該 FPGA 可以在單個 Tile(小芯片)中支持多達 16 條運行重傳設計的獨立通道。英特爾 Stratix 10 和英特爾 Arria 10 FPGA 也具備此項能力,但未集成那么多的發射器鎖相環,因此只能支持英特爾 Agilex FPGA 一半數量的獨立通道。

該樣本設計使用了英特爾 Agilex I 系列收發器 SoC 開發套件和 12G-SDI FMC 子卡。同軸 BNC 電纜將測試設置連接到測試示波器,測試示波器負責進行與 FPGA 的視頻收發。該樣本使用視頻測試圖案生成器的彩條信號標準,以 12G-SDI 數據速率傳輸。通過重傳設計產生的校準抖動為 0.16 UI,超過了 SMPTE 標準規定的 0.3 UI。

將樣本切換到 6G-SDI 產生的校準抖動僅為 0.05 UI,而切換到 3G-SDI 時,校準抖動為 0.08 UI。切換到 HD-SDI 和 SD-SDI 時,校準抖動分別為 0.03 UI 和 0.04 UI。這些校準抖動結果展現了 FPGA 內部發射器鎖相環的低抖動特性。樣本的多速率 SDI 設計可以對傳入的數字視頻進行重傳,同時將輸出數據速率從 SD-SDI 切換為 12G-SDI,所有這些都在 SMPTE 標準的校準抖動規定范圍內。

審核編輯:彭靜
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原文標題:解讀丨英特爾? FPGA 為基于 SDI 標準的應用開發帶來便利

文章出處:【微信號:英特爾FPGA,微信公眾號:英特爾FPGA】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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