SDI接口（总结）

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一． 接口定义
SDI（serial digital interface）数字分量串行接口，有三种不同的标准分别为标准清晰度SD-SDI、高清标准HD-SDI和3G-SDI，对应速率分别是270Mb/s、1.485Gb/s和2.97Gb/s。

二． SDI接口发展历程
1986年，CCIR以EBU Tech.3246与SMPTE 125标准为基础，发布了CCIR 656建议书，提出了一种可以传输CCIR 601规格信号的并行接口，使用11对双绞线与25针D型连接器，部分早期数字设备曾使用这种接口，但因传输距离较短，连接较复杂等原因，不适合大规模使用。其实，CCIR 656还包含了EBU于1983年提出的EBU Tech.3247串行数字接口标准，采用8/9分组编码，比特率为243 Mb/s，但只支持8比特量化，而且不容易设计出稳定，廉价的接口芯片。
1983年，CCIR成为国际电信联盟无线电通信部（ITU-R）。1994年，ITU-R发布了BT.656-2建议书，吸纳了EBU Tech.3267与SMPTE 259M中定义的新型串行数字接口，该接口采用10比特传输与非归零反向（NRZI）编码。在传送ITU-R BT.601（A部分）4：2：2级别信号时，其时钟还率为270 Mb/s，这就是如今大名鼎鼎的SDI。75 欧姆同轴电缆与75欧姆BNC连接器（IEC 60169-8）的使用使电视台内部原有的大量已敷设电缆在数字化系统中得以再利用，后来，SDI逐渐成为数字设备的标准配置，在此基础上终于实现了演播室、主控、播控系统的数字化。我国也参照上述标准制订了相应的国家标准BG/T 17953。为了满足高质量节目制作对ITU-R BT.601（A部分）4：4：4级别图像与色键等的需求，EBU Tech.3268，SMPTE RP145与ITU-R BT .799分别提出了双链接的概念，即同时通过两个SDI通道传输R’G’B’/4：4：4图像与另外一路宽带信号。我国广电总局参考ITU-R BT.799-3制订的相应行业标准为GY/T 159-2000。此外，SMPTE 344M还定义了一种时钟频率为540 Mb/s的串行数字接口。
1990年，ITU-R BT.709建议书发布，高清晰度电视技术加速发展，采用串行数字接口传输高清信号已在行业内达成共识，为此，SMPTE在292M标准中定义了时钟频率达1. 5 Gb/s级别的串行数字接口，相应国际标准为ITU-R BT .1120，GY/T 157-2000为我国根据ITU建议书制订的行业标准，这便是大家所熟知的HD-SDI。除时钟频率提升到270 Mb/s的5.5倍即1.485 Gb/s外，HD-SDI与SDI也存在着一些差别，例如HD-SDI将亮度与色差信号分
三． 接口分类

1. SDI协议不允许通过在数据流中添加和删除额外数据来进行时钟校正。
   对于GTX 发送器的参考时钟部分，GTX 发送器的串行比特率是一个整数 ，使用的频率是参考时钟频率的倍数。RX 或 TX 单元可以在 QPLL 和 CPLL 之间动态切换其时钟源。
2. 视频的数据速率提供给 UHD-SDI 发送器数据路径的输入也必须完全匹配（或GTX 发送器使用参考时钟频率的特定倍数。因此，UHD-SDI 应用程序必须生成发送器参考时钟，以便与正在传输的视频流的数据速率完全锁定频率。
3. GTX 发送器在 tx_out_clk 端口上输出一个时钟，其频率正好等于必须进入 GTX 发送器的 tx_data 端口的数据的字速率。
4. 可以使用衍生时钟以外的时钟直接从tx_out_clk 作为 UHD-SDI 发送器数据路径和 tx_usr_clk 的时钟源和 GTX 发送器的 tx_usr_clk2 端口。
5. GTX 接收器参考时钟不需要与线路的精确关系输入 SDI 信号的速率。
6. GTX 接收器生成一个频率，锁定到输入 SDI 比特率的恢复时钟。 这个时钟是GTX 收发器的 rx_out_clk 端口上的输出。
   SDI接口类型。目前SDI接口分类与传输速率：

四． 工作原理
GTX 收发器 RX 部分的时钟和数据恢复 (CDR) 单元可以支持以低于参考频率的比特率接收高达 +/-1250 ppm 的比特率超过 6.6 Gb/秒。 HD-SDI、3G-SDI、6G-SDI 和 12G-SDI 各有两种比特率精确到 1000 ppm。 对于 HD-SDI、3G-SDI 和 6G-SDI，两种比特率均可使用单个参考时钟频率。

五． 配置详情
如果一个应用场景只支持 6G-SDI 或者更低，而不支持 12G-SDI，那么典型的使用案例是为QPLL提供一个参考时钟并使用 QPLL 为所有GTX提供时钟Quad接收器。接收器能够接收来自单一的参考时钟的 6G-SDI及更慢的所有速率。第二个参考时钟频率分布到Quad 中的所有 CPLL。GTX 发送器在 QPLL 之间动态切换和使用 TX_SYS_CLK_SEL 端口的 CPLL。

(1) GTX收发器的TX部分需要两个不同参考频率来支持所有的sdi比特率, 每个外部参考时钟的输入必须经过IBUFDS_GTE2源语之后才能使用。通常提供的两个参考时钟频率是148.5MHZ和148.5/1.001MHZ
(2) 7系列FPGA支持使用相邻Quad的参考时钟作为当前Quad的参考时钟，多路参考时钟源经过一个选择器之后，分两路进入QPLL和CPLL

RX SDI的自动检测
（1） UHD-SDI内核通过rx_mode_locked_out ，指示 GTX CDR锁定到SDI 信号端口，指示RX在sdi_mode_out端口上锁定到哪种 SDI 模式。
（2） rx_mode_locked ： 当此输出为低电平时，接收器正在主动搜索与输入数据流匹配的 SDI 模，此时rx_mode_output 端口经常更改。 当接收器锁定到正确的 SDI 模式，rx_mode_locked 输出变为高的。禁用 SDI 模式检测功能时(rx_mode_detect_en = Low)，此输出始终置为高电平。

（3） 如果传入的数据是有效的，就会发生这种情况SAV序列，检测到 SAV 序列，UHD-SDI内核置位rx_mode_locked 并且暂停模式搜索，等待接收到其他数据，但是如果符合要求数据在特定的期限内收到， rx_mode_locked 信号就会被否定并且恢复SDI模式搜索。
（4） rx_mode_en_in 端口可以动态更改。但如果UHD-SDI RX已经动态清除rx_mode_en_in上的位锁定，禁止这个模式端口，就不能自动将UHD-SDI RX切出该模式。UHD-SDI RX在输入SDI信号改变或 UHD-SDI RX复位之前保持SDI模式锁定。
（5） 可以禁用UHD-SDI内核自动SDI模式。 当 rx_mode_detect_en_in 端口为高电平时，才启用模式搜索。