利用Virtex-5 LXT 器件实现集成化视频连接功能解决方案
2008-12-17
作者：Gregg C. Hawkes，
当前，广播系统设计师面临严峻挑战，不断出台的视频连接功能" title="视频连接功能">视频连接功能新标准，给广播产品带来了棘手的设计挑战和紧迫的日程。
随着广播行业视频连接功能标准的不断变化，Xilinx的目标是以免费提供参考设计" title="参考设计">参考设计的方式来给以帮助，创建插入式构建模块来解决系统级视频连接功能问题。借助于更经济和集成度更高(与ASSP芯片相比)的解决方案，Xilinx能够让您缩短产品设计周期，降低成本，并且使产品从竞争产品中脱颖而出。
Xilinx提供相应的视频连接功能IP和参考设计文档《面向广播行业的音视频连接功能解决方案》(www.xilinx.com/bvdocs/appnotes/xapp514.pdf)，包括有关SDI、HD-SDI、DVB-ASI、AES嵌入式音频和音频异步采样速率" title="采样速率">采样速率转换的章节。每个章节都阐述了一个专门的视频连接功能主题，而且链接到免费的参考设计（Verilog 和 VHDL 格式），同时提供了相应的实现示例。
利用XAPP514章节中清晰简明的参考材料，设计人员能够轻松地将符合这些标准的编码器和解码器整合到 FPGA 中。在这些章节中还对参考设计代码(提供Verilog和VHDL两种格式)进行了清晰的阐释和说明，如图1所示。
图1 免费的模块化Verilog和VHDL参考设计的框图示例
Xilinx还提供一套验证平台，该平台可以快速轻松地测试视频处理算法或者检验连接功能性能。新推出的Xilinx? VirtexTM-5 ML571 串行数字视频(SDV)板(www.cook-tech.com)可以用Virtex-5 FPGA来验证或者开发视频连接功能。图2给出了它的结构图，图3是ML571 开发板的照片。许多和XAPP514章节内容相关的免费参考设计都在ML571平台上进行过验证，验证过程中采用了广播行业标准的测试设备。
图2 Xilinx ML571 SDV视频连接功能板的框图
图3 Xilinx ML571 SDV视频连接功能板
Virtex-5的特性支持广播产品设计
Virtex-5可以很好地支持广播产品设计，该产品系列具有如下独特功能，可以提高产品的性能、灵活性和可升级性：
· 高密度、高速、可重编程 ExpressFabricTM技术
· 550MHz、36Kb的双端口 block RAM/FIFO
· 550MHz、25×18 DSP48E Slice
· 550MHz的时钟管理管道 (CMT)
· SelectIOTM技术
· 更低的功耗
· Sparse chevron 封装
Xilinx ML571概述
这种新型串行数字视频(SDV) 板可用于演示和测试基于Xilinx Virtex-5 平台FPGA 的高带宽视频通信通道。这种板展示了如何轻松实现针对常见行业标准（如HD-SDI）的高速串行接口。
支持的标准和功能
Virtex-5平台整合了高性能" title="高性能">高性能、低功耗、千兆位级串行I/O、三态以太网MAC、PowerPCTM处理器以及PCI Express端点模块，能够支持比前代产品更多的网络标准。
ML571板现在支持：
· Virtex-5 XC5VLX-50T-FF1136 FPGA（采用引脚兼容封装形式的LX110T）
· 2个 RocketIOTMGTP HD/SD-SDI 接收器和2个RocketIO GTP 发射器。发射器具备 Gennum三态3 Gb/s电缆驱动，同时，接收器也具备 Gennum三态3Gb/s接收器均衡器。所支持的标准包括：
· 3 Gb/s HD-SDI (SMPTE424M)、2.97 Gb/s
· HD-SDI双链路 (SMPTE372M)1.485Gb/s、1.4835Gb/s
· HD-SDI(SMPTE292M)1.485 Gbps、1.4835 Gb/s
· SD-SDI(SMPTE 259M)、270 Mb/s
· DVB-ASI(CENELEC EN 50083-9 附录 B)、270 Mb/s
· SelectIO视频输入和输出，提供差分LVDS I/O。它展示了 Virtex-5 SelectIO 接口发送和接收符合如下视频标准的视频流的能力：
· SD-SDI(SMPTE 259M)、270 Mb/s
· DVB-ASI、270 Mb/s
· Select IO技术、LVDS、AES3 数字音频(AES3id)I/O。2个BNC输入连接器提供了2对立体声 AES3id 数字音频输入。2个BNC输出提供了2对立体声 AES3id 数字音频输出。这些输入端口符合 SMPTE 276M 75?赘非均衡式 AES3 音频输入电气规范。
· SDI AES数字音频，嵌入式和非嵌入式(SMPTE272M-2004)
· AES数字音频，高性能异步采样速率转换(ASRC)
· 向以太网发送或从以太网接收DVB-ASI，实现IP视频
· 采用外部DDR DRAM的帧同步
· 同步分离器和同步锁相功能。同步分离器可以支持各种视频同步源，包括两级视频同步和三级视频同步(HD和SD)。将从同步分离器得到的分离同步信号" title="同步信号">同步信号传送到FPGA，然后利用这些同步信号与FPGA上的任意VCXO时钟源建立同步锁相环。
· 提供了一个与 XGI 兼容的扩展连接器集合，实现视频I/O子板
· 2个10/100/1000以太网接口
· 调试RS-232串行端口
· 用于连接Xilinx下载电缆的六管脚JTAG配置接口
· 带有CompactFlash II类插槽的Xilinx System ACETM配置控制器
结 论
支持新型AVB设计以及帮助客户实现基于Xilinx FPGA的设计，是一个很大挑战。让Xilinx自豪的是，它始终能够出色地满足这些要求。由于具有不同的协议和系统接口，很显然，这些设计方案需要比ASSP 和ASIC具有更高的性能和更低的成本。这些挑战为Virtex-5器件带来了机遇，因为这些器件能够让用户针对AVB设备市场不断变化的需求，设计出适当的解决方案。
ML571板由Cook Technologies 公司设计和销售。Cook Technologies 公司为ML571分配的产品编号是 CTXIL406。ML571 SDV板中还带有很多时钟和连接功能选项子板。