實(shí)現(xiàn)將SC130GS采集的黑白圖像數(shù)據(jù)緩存進(jìn)DDR3，并以1024*600@60的視頻時(shí)序輸出到LVDS
屏幕顯示。其中，DDR3工作頻率為600MHz，SC130GS輸入的圖像數(shù)據(jù)大小為1280*1024，幀率為
60幀，數(shù)據(jù)格式為RAW10。

底板提供了一個(gè)LVDS顯示接口，采用40P 0.5mm間距的FPC連接 器，包含5對(duì)差分信號(hào)和6個(gè)控制信號(hào)，分別為4Data+1Clk和I2C、復(fù) 位、中斷、PWM、使能信號(hào)。其中I2C、復(fù)位和PWM信號(hào)由核心板上 FPGA的4個(gè)1.8V電平信號(hào)通過(guò)底板上的雙向電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為3.3V 電平信號(hào)后引出到接口上。LVDS接口連接示意圖：

電路原理圖如下：

代碼分析：

//
//Written by GowinSynthesis
//Tool Version "V1.9.10.02"
//Sat Oct 12 14:33:36 2024

//Source file index table:
//file0 "C:/Gowin/Gowin_V1.9.10.02_x64/IDE/ipcore/DDR/data/ddr_138k.v"
`timescale 100 ps/100 ps
module ddio_lvds (
  din,
  fclk,
  pclk,
  reset,
  q
)
;
input [6:0] din;
input fclk;
input pclk;
input reset;
output [0:0] q;
wire VCC;
wire GND;
  OVIDEO ovideo_gen[0].ovideo_inst  (
    .Q(q[0]),
    .D6(din[6]),
    .D5(din[5]),
    .D4(din[4]),
    .D3(din[3]),
    .D2(din[2]),
    .D1(din[1]),
    .D0(din[0]),
    .PCLK(pclk),
    .FCLK(fclk),
    .RESET(reset) 
);
  VCC VCC_cZ (
    .V(VCC)
);
  GND GND_cZ (
    .G(GND)
);
  GSR GSR (
    .GSRI(VCC) 
);
endmodule /* ddio_lvds */

1. 模塊聲明與端口定義

module ddio_lvds (
  din,    // 7位輸入數(shù)據(jù)（寬度6:0，含D0-D6共7位）
  fclk,   // 高頻時(shí)鐘（可能為系統(tǒng)時(shí)鐘或DDR時(shí)鐘）
  pclk,   // 并行時(shí)鐘（可能用于數(shù)據(jù)鎖存或同步）
  reset,  // 復(fù)位信號(hào)（高電平有效？需結(jié)合IP核特性）
  q       // 1位LVDS輸出（可能為差分信號(hào)的正極）
);

• 核心功能：將 7 位并行輸入數(shù)據(jù)din轉(zhuǎn)換為單路 LVDS 格式輸出q，適用于高速串行數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景（如視頻信號(hào)、DDR 接口等）。
• 命名規(guī)則：模塊名ddio_lvds中，ddio可能指雙數(shù)據(jù)速率輸入輸出（Dual Data Rate I/O），lvds為低壓差分信號(hào)，暗示涉及高速串行通信。

關(guān)鍵元件與 IP 核分析

OVIDEO ovideo_gen[0].ovideo_inst  (
  .Q(q[0]),          // 輸出LVDS信號(hào)（單端，實(shí)際可能需配合差分對(duì)）
  .D6(din[6]), .D5(din[5]), ..., .D0(din[0]), // 7位輸入數(shù)據(jù)
  .PCLK(pclk),       // 并行時(shí)鐘（用于鎖存輸入數(shù)據(jù)）
  .FCLK(fclk),       // 高頻時(shí)鐘（可能用于生成串行時(shí)鐘或數(shù)據(jù)采樣）
  .RESET(reset)      // 復(fù)位信號(hào)（控制IP核內(nèi)部狀態(tài)機(jī)）
);

• OVIDEO IP 核功能：
  • 通常用于視頻數(shù)據(jù)的串化（Parallel to Serial）或 LVDS 驅(qū)動(dòng)，可能集成并串轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘分頻、預(yù)加重等功能。
  • 7 位輸入數(shù)據(jù)din[6:0]可能對(duì)應(yīng)視頻信號(hào)的 RGB565 格式（如 D6-D0 對(duì)應(yīng) G [5:0] 或類(lèi)似組合），或自定義協(xié)議的并行數(shù)據(jù)。
• 時(shí)鐘關(guān)系：
  • pclk為并行數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘，fclk為高頻串行時(shí)鐘（通常為pclk的倍數(shù)，如 2x、4x 等，用于實(shí)現(xiàn)高速串行輸出）。
  • 若fclk是pclk的 8 倍，則可能實(shí)現(xiàn) 8b/10b 編碼或類(lèi)似的串化邏輯。

電源與接地元件

VCC VCC_cZ ( .V(VCC) ); // 電源實(shí)例化
GND GND_cZ ( .G(GND) ); // 接地實(shí)例化

• 顯式實(shí)例化電源和地，可能是工具自動(dòng)生成的模板代碼，確保綜合時(shí)電路完整性。

全局置位 / 復(fù)位（GSR）

GSR GSR ( .GSRI(VCC) ); // 全局復(fù)位使能（高電平有效）

• 用于初始化 FPGA 內(nèi)部寄存器，確保上電時(shí)所有觸發(fā)器進(jìn)入已知狀態(tài)，是可綜合設(shè)計(jì)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)。

信號(hào)流向與時(shí)序邏輯

din[6:0]（并行輸入） → OVIDEO IP核 → 串化處理 → q[0]（LVDS單端輸出）

• IP 核內(nèi)部可能包含：1、并行數(shù)據(jù)緩存寄存器（由pclk驅(qū)動(dòng)）；2、串化器（Serializer）將 7 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行流；3、LVDS 驅(qū)動(dòng)器（如差分緩沖器）生成符合 ANSI-644 標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)

時(shí)鐘域處理

• fclk和pclk可能屬于不同時(shí)鐘域，IP 核內(nèi)部需處理跨時(shí)鐘域（CDC）問(wèn)題，例如通過(guò) FIFO 或握手信號(hào)同步。
• 若fclk是pclk的整數(shù)倍，可能通過(guò)鎖相環(huán)（PLL）生成，確保時(shí)鐘同步。
  

復(fù)位邏輯

編譯下載固件如下：

實(shí)際效果如下：

潛在應(yīng)用場(chǎng)景

1. 視頻傳輸系統(tǒng)

• 將 RGB565 格式的 7 位視頻數(shù)據(jù)（如 G [5:0] + R [0] 或類(lèi)似組合）轉(zhuǎn)換為 LVDS 串行流，用于驅(qū)動(dòng)顯示屏或攝像頭接口（如 MIPI D-PHY 的簡(jiǎn)化版）。

2. DDR 接口擴(kuò)展

• 結(jié)合ddio（雙數(shù)據(jù)速率）特性，可能用于 FPGA 與 DDR 存儲(chǔ)器之間的接口邏輯，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)讀寫(xiě)（如 DDR3/DDR4 的控制信號(hào)傳輸）。

3. 工業(yè)總線通信

• LVDS 的低噪聲、高速特性適用于工業(yè)總線（如 RS-422、自定義串行協(xié)議），傳輸傳感器數(shù)據(jù)或控制指令。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. LVDS 的差分特性

• 當(dāng)前代碼僅輸出單端信號(hào)q[0]，實(shí)際應(yīng)用中需搭配差分對(duì)（如q_p和q_n），可能需修改模塊端口或 IP 核配置。

2. 時(shí)鐘頻率匹配

• 需確保fclk和pclk的頻率關(guān)系滿足 IP 核要求（如fclk = 8 * pclk），否則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采樣錯(cuò)誤或串化失敗。

3. 時(shí)序約束

• 綜合后需添加時(shí)序約束（如時(shí)鐘周期、輸入輸出延遲），特別是跨時(shí)鐘域路徑，避免出現(xiàn)建立 / 保持時(shí)間違規(guī)。

4. 復(fù)位有效性

• 確認(rèn)reset信號(hào)的極性（當(dāng)前代碼未明確，但GSR實(shí)例化中GSRI=VCC可能暗示復(fù)位信號(hào)為高電平有效），需與 IP 核文檔一致。