在現代電子設備中,數據傳輸的速度和效率至關重要。無論是消費電子、工業控制還是通信領域,高效的數據傳輸技術都是不可或缺的。今天,我們來聊聊一種廣泛應用的高速傳輸技術——LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低壓差分信號)。
一、LVDS技術簡介
LVDS是一種低壓差分信號傳輸技術,以其低功耗、高速度和抗干擾能力強而聞名。它通過在一對差分線上傳輸信號,利用低電壓擺幅(通常為350mV)實現高速數據傳輸,同時保持較低的電磁干擾(EMI)。
電氣特性
電壓擺幅:差分電壓約 350mV(典型值),單端電壓擺幅±1.25V(共模電壓約1.2V)。
驅動電流:恒定3.5mA(通過100Ω終端電阻產生差分電壓)。
傳輸速率:支持 100Mbps~10Gbps+(依具體標準優化)
核心優勢
高速傳輸:支持高達數Gb/s的數據速率。
低功耗:低電壓擺幅減少了功耗。
抗干擾能力強:差分信號傳輸有效抑制了電磁干擾。
長距離傳輸:適合遠距離高速數據傳輸。
與單端信號的對比
二、LVDS的應用背景
LVDS技術因其卓越的性能,廣泛應用于以下領域:
01消費電子
高清顯示設備:如智能手機、平板電腦、顯示器等,用于屏幕與主板之間的高速數據傳輸。
多媒體設備:如高清電視,LVDS技術可被用于連接主板和屏幕驅動電路,實現從主處理單元到顯示面板的無損視頻信號傳輸。
02工業控制
工業監控系統:在工業監控系統中,LVDS技術被廣泛應用于高清攝像頭的數據傳輸。例如,某工業監控項目中,使用LVDS技術成功地將4K分辨率的視頻信號從攝像頭傳輸到后端處理單元,信號無明顯衰減和失真。
自動化控制和機器視覺系統:在自動化控制和機器視覺系統中,LVDS被廣泛應用于攝像頭、圖像傳感器等設備的高速數據傳輸。
03醫療設備
醫療影像系統:如超聲波成像設備、內窺鏡等醫療影像系統,也經常采用LVDS技術來實現高分辨率、高速圖像傳輸。
04汽車電子
車載信息系統:LVDS在汽車電子領域中的作用日益凸顯,它用于連接各種車載信息系統,如導航、音響、后視攝像頭等。
車載顯示器:在汽車行業,LVDS常用于車載顯示器、后視鏡、內窺鏡等系統中,提供高質量的視頻和圖像傳輸。
三、智多晶LVDS解決方案
西安智多晶微電子有限公司的Sealion和Seal系列FPGA產品,提供了支持LVDS接口的DDR_GENERIC 和GDDR_7_1 IP核,通過FPGA內部多種可編程的PIO單元,將高速串行數據、低速并行數據,進行串、并轉化,幫助用戶實現高速、低功耗的數據傳輸。用戶可以通過IP構建X1、X2、X4、X5和7:1多種傳輸比率的DDR接口,滿足發送和接收需求。
DDR_GENERIC IP核:
支持發送模式和接收模式。
支持多種傳輸比率(X1、X2、X4、X5),滿足不同場景的傳輸需求。
提供邊沿對齊和中心對齊兩種對齊方式,確保數據傳輸的準確性。
支持多bit總線寬度(1-256)。
支持輸入/輸出數據路徑延時調整,優化信號傳輸質量。
適用于Sealion和Seal系列FPGA產品。
如下圖所示,發送X2中心對齊模式IP時序圖,sync_reset、start、sync_clk、data、clkop和clkos為IP的輸入信號,ready、sclk、clkout和dout為IP輸出信號。
如下圖所示,接收X2中心對齊模式IP時序圖,alignwd、clkin、sync_reset、sync_clk、start和datain為IP的輸入信號,ready、sclk和q[1:0]為IP輸出信號。
更多模式類型接口時序,請參考智多晶DDR_GENERIC IP核使用手冊。
GDDR_7_1 IP核:
支持發送模式和接收模式。
提供7:1和1:7的傳輸比率,適合高速串行數據與低速并行數據之間的轉換。
支持多bit總線寬度(1-16)。
適用于Sealion和Seal系列FPGA產品。
GDDR_7_1 IP核多用于視頻信號傳輸,成為許多電子產品的通用標準,包括消費設備、工業控制、醫療和汽車遠程信息處理等領域。在這些應用中,使用低成本FPGA進行圖像處理的做法已經變得相當普遍。
四、總結
LVDS技術以其高速、低功耗和抗干擾能力強的特點,成為現代電子設備中不可或缺的傳輸解決方案。西安智多晶微電子有限公司的DDR_GENERIC IP核和GDDR_7_1 IP核,為用戶提供了強大的技術支持,幫助用戶在FPGA開發中實現高效、可靠的LVDS傳輸。無論是在工業控制、醫療設備還是汽車電子領域,LVDS技術都將繼續發揮重要作用,推動行業技術進步。
如果你對LVDS技術或相關IP核有更多疑問,歡迎咨詢西安智多晶微電子有限公司的技術支持團隊!
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原文標題:"芯"技術分享 | LVDS技術:高速、低功耗的傳輸解決方案
文章出處:【微信號:智多晶,微信公眾號:智多晶】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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