英特尔开发SDI II知识产权(IP)核支持多种SDI变体和数据速率

几十年来,广播视频设备串行数字接口 (sdi) 技术一直是连接广播行业用专业设备的既定标准。
sdi 设备包括摄像机、录像机、监视器、混音器和 pc。1989 年,美国电影电视工程师协会 (society of motion picture and television engineers, smpte) 推出最初的 sdi 技术规范,规定通过造价不高、终端为经济耐用型 bnc 接头的 75 欧姆同轴电缆传输数字视频,传输速率为 3 gbps。
该规范发布后经过多次修订,最大数据速率已从 3 gbps 先后提高到 6 gbps、12 gbps 及以上,以支持更高的视频分辨率(高清、4k 和 8k)、更快的帧率以及多个数字音频通道和音频标准。sdi 仍在采用同轴电缆提供上述已大幅扩展的功能,不过现已增加了光纤传输,以便得到更广泛的应用。
fpga 非常适合 sdi 实现方案。英特尔针对英特尔 fpga 和 soc fpga 开发了 sdi ii 知识产权 (ip) 核,这种内核支持 hd-sdi 单速率模式、3g-sdi 单速率模式、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 标准,多速率模式支持三速率模式下的所有 sdi 标准,并增加了 6g-sdi 和 12g-sdi 标准。大多数英特尔 fpga 和 soc fpga,包括英特尔 agilex、英特尔 stratix 10、英特尔 arria 10、英特尔 cyclone 10、英特尔 stratix v、英特尔 cyclone v 和英特尔 arria v 设备家族中的器件,在与 sdi ii ip 核一起使用时,支持多种 sdi 变体和数据速率。
英特尔前不久发布了一条有关使用英特尔 agilex i 系列 fpga 和 sdi ii ip 核实现 sdi 样本的视频。该样本基于 sdi 重传设计,无需使用外部压控晶体振荡器 (vcxo) 来实现同步锁相,相反,它采用小数分频模式,在 fpga 的 f-tile 上使用了英特尔 agilex i 系列 fpga 的内部发射器锁相环 (pll) 完成同步锁相。
每个英特尔 agilex fpga f-tile 有 16 条传输通道,每条通道各有一个独立的发射器锁相环,可以用相同的 140 mhz参考时钟频率进行钟控,这意味着该 fpga 可以在单个 tile(小芯片)中支持多达 16 条运行重传设计的独立通道。英特尔 stratix 10 和英特尔 arria 10 fpga 也具备此项能力,但未集成那么多的发射器锁相环,因此只能支持英特尔 agilex fpga 一半数量的独立通道。
该样本设计使用了英特尔 agilex i 系列收发器 soc 开发套件和 12g-sdi fmc 子卡。同轴 bnc 电缆将测试设置连接到测试示波器,测试示波器负责进行与 fpga 的视频收发。该样本使用视频测试图案生成器的彩条信号标准,以 12g-sdi 数据速率传输。通过重传设计产生的校准抖动为 0.16 ui,超过了 smpte 标准规定的 0.3 ui。
将样本切换到 6g-sdi 产生的校准抖动仅为 0.05 ui,而切换到 3g-sdi 时,校准抖动为 0.08 ui。切换到 hd-sdi 和 sd-sdi 时,校准抖动分别为 0.03 ui 和 0.04 ui。这些校准抖动结果展现了 fpga 内部发射器锁相环的低抖动特性。样本的多速率 sdi 设计可以对传入的数字视频进行重传,同时将输出数据速率从 sd-sdi 切换为 12g-sdi,所有这些都在 smpte 标准的校准抖动规定范围内。


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