基于LVDS接口的PC M解碼板設計

2 LVDS總線結構
針對數據可靠傳輸在數據交換系統中的重要性，方案結合LVDS接口和OSI網絡模型，設計了一種基于LVDS接口的數據傳輸協議，并具體給出了各協議層所實現的功能及協議約束關系。基于LVDS的總線體系結構大致分為：物理層、數據鏈路層和傳輸層。
(1)物理層。
LVDS總線采用DS92LVl8專用接口芯片，連接構成兩對LVDS信號，一對用于發送，一對用于接收。物理層在發送端將時鐘信號用18 bit／20 bit編碼方案嵌入數據中以達到高速數據率；在接收端將串行數據流中的數據和時鐘分離，然后對串行數據進行采樣，從而在接收端恢復了串行數據。通過搜尋同步字符進行字同步，數據流恢復到和發送端編碼后的數據流相同，該數據流再經解碼，恢復原始數據，寫入接收端的FIFO內，等待數據鏈路層的進一步處理。
物理層除了收發器(DS92LV18芯片)和傳輸介質(PCB走線)外的所有模塊均在FPGA中實現。物理層結構示意圖，如圖3所示。

LVDS兩對低壓差分信號無論其傳輸介質是電纜還是PCB走線，都必須與終端匹配，以減少不希望的電磁輻射，提供最佳的信號質量。通常一個盡可能靠近接收端的100 Ω終端電阻跨在差分線上即可提供良好的匹配。電路設計中，輸入差分線對離開DS92LV18集成芯片后立刻盡可能地相互靠近(距離10 mm)，以保持接收器的共模抑制能力，并且兩條差分線之間的距離應盡可能保持一致，以避免差分阻抗的不連續性，這樣能減少反射并能確保耦合到的噪聲為共模噪聲。
(2)數據鏈路層。
在數據鏈路層中包含控制邏輯和幀格式，數據以幀為單位傳送，在目的節點被接收。這樣做是為了當出現差錯時，可將有錯誤的幀重傳一次，從而避免了將全部數據都重傳一次所帶來的帶寬浪費，且各接收節點能從接收到的比特流中明確地區分出一幀的開始和結束在什么地方，以及數據和控制信息。該層的功能模塊也在FPGA中實現。
(3)傳輸層。
傳輸層的任務是為從發送節點到目的節點提供可靠、合理的信息傳輸。傳輸層是控制通信過程的核心，初始化和通信過程中，需要設置必要的計時器、地址和狀態寄存器，這些都是傳輸層來實現。其中，地址寄存器用于存儲節點前繼和后繼地址，計時器是為初始化和通信過程中的超時報警而設置。該層功能可通過在FPGA內部定義信號來實現。