【成功案例】基于PCIe时钟芯片的多通道SDI高清视频采集系统PCIe总线桥接时钟设计

时间： 2018-06-28 来源：世强

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SDI高清视频采集系统广泛应用于多路图像采集、大屏拼接、教育录播、医疗影像等复杂信号的采集，其中，对SDI高清信号的采集通常采用PCI express总线采集卡来实现。如图所示为BMD公司的DeckLink系列PCIe总线SDI高清视频采集卡。

图一： PCIe总线SDI高清视频采集卡

随着SDI数据率以及采集通道的不断增加，系统需要对PCIe总线进行桥接扩展，以满足多通道高清视频采集的需求，这对PCIe时钟性能提出了更高要求。本文介绍笔者参与设计的北京科思图科技高清视频采集应用—多通道SDI切换台系统，在项目中采用世强代理的SILICON LABS的PCIe时钟源和时钟缓冲器系列芯片，很好满足了多通道实时图像采集的需求。

PCIe总线数据传输链路包含了多个差分对Lane，可以通过PCIe Switch进行切换，实现多路扩展的目的。如图所示为PCIe设备输出传输链路示意图。

图二：PCIe总线数据传输链路示意图

PCIe总线数据链路经过扩展以后，需要解决多个PCIe插槽的PCIe时钟同步问题。在系统中采用PCIe时钟源芯片生成多路PCIe时钟，提供给SDI视频采集主机内各个PCIe设备终端。更多通道的扩展采用SDI视频采集从机来实现，通过PCIe时钟缓冲芯片将来自主机的PCIe时钟源信号进行缓冲分配，提供给SDI视频采集从机内各个PCIe设备终端。

如图所示为科思图科技研制的多通道SDI高清视频采集系统组成原理。系统中采用了世强代理的Silicon Labs系列PCIe时钟芯片。系统由SDI视频采集主机和从机组成，在主机内采用了Si52208 PCIe时钟源芯片，其它项目中可根据主机实际应用通道数的大小，还可以选择Si52212（12通道）、Si52204（4通道）、Si52202（2通道）。在从机内采用了Si53208 PCIe时钟缓冲芯片，其它项目中根据从机实际应用通道数的大小，还可以选择Si53212（12通道）、Si53204（4通道）。主机Si52208 PCIe时钟源除了为本机各PCIe设备提供时钟信号以外，还有一路时钟提供给从机作为从机内各PCIe设备的PCIe源时钟使用。主机和从机之间通过PCIe专用信号排线进行连接。

图三：科思图科技多通道SDI高清视频采集系统组成原理

PCIe时钟源芯片Si522xx的主要技术特点为：

• 多种通道可选：12/8/4/2通道

• PCIe兼容：Gen1/Gen2/Gen3/Gen4

• 低抖动：最大0.4ps

• 可调压摆率：针对不同设计，改善信号质量

• 控制接口：I2C控制和回读

图四：8通道PCIe时钟源芯片Si52208

PCIe时钟缓冲器芯片Si532xx的主要技术特点为：

• 多种通道可选：12/8/4通道

• PCIe兼容：Gen1/Gen2/Gen3/Gen4

• 低附加抖动：PCIe Gen4最大附加相位抖动0.06ps

• 控制接口：通道使能控制

图五：8通道PCIe时钟缓冲器芯片Si53208

科思图科技研制的多通道SDI切换台系统的多路SDI高清视频采集Demo运行界面如下，系统同时采集6路不通的SDI高清视频源信号，设备留有扩展接口，可以根据实际项目中SDI信号采集通道数量，选择和配置PCIe插槽数量及选择不同通道的PCIe时钟源芯片和PCIe时钟缓冲器芯片。Silicon Labs的系列PCIe时钟芯片为用户提供了多种通道的型号选择，为不同SDI采集通道需求的系统提供最优的解决方案。

图六：科思图科技多路SDI高清视频采集Demo运行界面

世强代理的Silicon Labs Si52208 PCIe时钟源芯片和Si53208 PCIe时钟缓冲器芯片，助力北京科思图科技完美实现了多通道高清SDI切换台系统项目中的时钟解决方案，很好满足了多通道高清实时图像采集的需求。

世强是Silicon Labs中国区最大代理商，可供应Silicon Labs旗下MCU、传感器、SUB-G、ZIGBEE/THREAD、蓝牙/WiFi模块、时钟芯片、数字隔离、POE芯片、编码解码器、汽车收音芯片等全线产品，可为物联网、无线抄表、安防监控、医疗设备、电源系统、车联网、可穿戴设备等领域提供解决方案及技术支持，产品供货稳定，价格具有竞争力。

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菲娜樱子 Lv8. 研究员 2019-01-14

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wch7475 Lv8. 研究员 2019-01-10

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用户38544856 Lv8. 研究员 2018-12-30

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鄗立恒 Lv8. 研究员 2018-11-24

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开哥哥 Lv7. 资深专家 2018-11-19

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2021-05-03 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

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2019-03-05 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

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2018-08-30 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

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2019-06-20 - 器件选型代理服务技术支持采购服务

Si53019-A02A 19路输出PCIE GEN 3和QPI缓冲器

描述- Si53019-A02A是一款19输出、电流模式HCSL差分时钟缓冲器，满足英特尔DB1900Z规范的所有性能要求。该器件针对英特尔快速通道互连（Intel QPI）、PCIe Gen 1/Gen 2/Gen 3/Gen 4、SAS、SATA和英特尔可扩展内存互连（Intel SMI）应用中的参考时钟分配进行了优化。器件的VCO针对100 MHz和133 MHz操作进行了优化。每个差分输出均可通过I2C启用，以实现最大灵活性和节能。该器件适用于服务器、数据中心和存储应用。

2/16 - SILICON LABS - 技术文档 - Rev. 1.2 代理服务技术支持采购服务

Si52212/Si52208/Si52204/Si52202产品介绍

描述- 该资料介绍了Silicon Labs公司的Si52212/Si52208/Si52204/Si52202系列PCIe时钟发生器。这些器件是为1.5至1.8 V的PCI Express Gen 1/2/3/4/5和SRIS应用而设计的，具有高性能和低功耗的特点。它们提供不同数量的100 MHz PCIe差分时钟输出（12、8、4或2个），并支持多种控制和调整功能，适用于服务器、存储、数据中心等多种工业和消费类应用。

型号- SI52212-A01AGMR,SI52204-A01BGMR,SI52208-A02AGM,SI52202-A01BGM,SI52202-A02BGMR,SI52208-A01AGM,SI52204-A02BGM,SI52202-A02BGM,SI52208-A02AGMR,SI522XX-FAQ,SI52212-A01AGM,SI52204-A01BGM,SI52212-A02AGM,SI52208,SI52212,SI52202,SI52204-A02BGMR,SI52204,SI52212-A02AGMR,SI52208-A01AGMR,SI52202-A01BGMR

March, 2019 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持采购服务查看更多版本

Si52212/Si52208/Si52204/Si52202产品介绍

描述- 该资料介绍了Silicon Labs公司生产的Si52212/Si52208/Si52204/Si52202系列PCIe时钟发生器。这些器件是为1.5至1.8伏特的PCIe Gen 1/2/3/4和SRIS应用而设计的，具有低功耗和高性能的特点。它们提供不同数量的差分时钟输出（从2到12个），并支持I2C控制功能。

型号- SI52212-A01AGMR,SI52204-A01AGMR,SI52208-A02AGM,SI52208-A01AGM,SI52204-A01AGM,SI52208-A02AGMR,SI52204-A02AGM,SI52202-A01AGM,SI52202-A02AGM,SI52202-A02AGMR,SI52212-A01AGM,SI52212-A02AGM,SI52204-A02AGMR,SI52208,SI52212,SI52202,SI52204,SI52212-A02AGMR,SI52208-A01AGMR,SI52202-A01AGMR

2018/08/24 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 0.7 代理服务技术支持采购服务

Si52212/Si52208/Si52204/Si52202产品介绍

描述- 该资料介绍了Silicon Labs公司的PCI Express时钟发生器Si522xx系列，包括Si52212、Si52208、Si52204和Si52202。这些产品适用于1.5至1.8伏特的PCIe Gen1/2/3/4和SRIS应用，提供不同数量的100 MHz PCIe差分时钟输出和一个25 MHz LVCMOS参考时钟输出。它们具有低抖动、可编程频率选择、硬件控制和I2C控制等功能，适用于服务器、存储、数据中心等领域。

型号- SI52212-A01AGMR,SI52204-A01AGMR,SI522XX,SI52208-A02AGM,SI52208-A01AGM,SI52204-A01AGM,SI52208-A02AGMR,SI52204-A02AGM,SI52202-A01AGM,SI52202-A02AGM,SI52202-A02AGMR,SI52212-A01AGM,SI52212-A02AGM,SI52204-A02AGMR,SI52208,SI52212,SI52202,SI52204,SI52212-A02AGMR,SI52208-A01AGMR,SI52202-A01AGMR

September 20, 2017 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 0.7 代理服务技术支持采购服务

Si52212/Si52208/Si52204/Si52202产品介绍

描述- 该资料介绍了Silicon Labs公司的Si522xx系列PCIe时钟发生器，这是一款高性能、低功耗的PCI Express时钟发生器家族，适用于1.5至1.8 V的PCIe Gen1/2/3/4和SRIS应用。这些时钟发生器提供不同数量的100 MHz PCIe差分时钟输出（12、8、4或2个），并具有一个25 MHz LVCMOS参考时钟输出。它们具备硬件控制引脚以启用和禁用每个输出，支持频谱展宽以减少EMI，并提供频率选择功能来选择133 MHz或200 MHz的差分输出频率。

September 20, 2017 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 0.7 代理服务技术支持采购服务

Si53115 15路输出PCIE GEN 3缓冲器/零延迟缓冲器

描述- Si53115是一款15输出低功耗HCSL差分时钟缓冲器，满足英特尔DB1200ZL规范的所有性能要求。该器件针对英特尔快速通道互连（Intel QPI）、PCIe Gen 1/Gen 2/Gen 3/Gen 4、SAS、SATA和英特尔可扩展内存互连（Intel SMI）应用进行优化。器件支持100 MHz和133 MHz操作，每个差分输出可通过I2C启用，以实现最大灵活性和节能。该器件适用于服务器、数据中心、存储和企业交换机及路由器等应用。

2/16 - SILICON LABS - 技术文档 - Rev. 1.2 代理服务技术支持采购服务

Cavium处理器的时序解决方案

描述- Silicon Labs提供针对Cavium处理器的时钟解决方案，包括多种频率灵活的定时产品，旨在简化时钟生成、分配和抖动衰减。产品组合涵盖低抖动时钟、网络同步器、时钟发生器、时钟缓冲器和振荡器等。这些产品采用DSPLL和MultiSynth技术，实现超低抖动频率组合，并提供低抖动、低偏移的时钟分配和格式/电压级别转换。产品适用于Cavium的不同产品系列，如ThunderX、Xpliant、OCTEON TX、OCTEON III、OCTEON II、OCTEON Plus和NITROX等。

型号- SI54X,SI532XX,CN87XX,CN88XX,CN63XX,CN66XX,SI5341,CNX680XX,CN68XX,SI5315X,CN67XX,SI5214X,CN80XX,CNF7100,SI534X,CN83XX,CN60XX,CN81XX,CN62XX,CN82XX,CN61XX,CNX780XX,SI51X,SI53112,SI522XX,CNX880XX,CN52XX,SI5332,CN99XX,CN54XX,CN55XX,SI5330X,CN56XX,CN78XX,CN57XX,CN7XXX,CN58XX,CN70XX,CN50XX

2019/01/14 - SILICON LABS - 应用及方案代理服务技术支持采购服务

Silicon Labs提供适合所有数据中心服务器体系结构的可编程时钟发生器、缓冲器

Silicon Labs提供大量高度集成、低抖动可编程时钟发生器和固定功能PCIe Gen1/2/3/4/5时钟发生器和缓冲器产品组合，非常适合所有类型的服务器体系结构，无论CPU供应商平台为何。

2021-03-11 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务

Si53106六路输出PCIE GEN 3缓冲器/零延迟缓冲器

描述- Si53106是一款低功耗、六输出、差分时钟缓冲器，符合Intel DB1200ZL规范的性能要求。该设备适用于Intel QuickPath Interconnect (Intel QPI)、PCIe Gen 1/2/3/4、SAS、SATA和Intel Scalable Memory Interconnect (Intel SMI)应用的时钟分发。每个差分输出都有独立的硬件输出使能引脚，以实现最大灵活性和节能。该设备支持100 MHz和133 MHz操作，并具有低相位抖动特性。

12/15 - SILICON LABS - 技术文档 - Rev 1.2 代理服务技术支持采购服务

【产品】高性能PCIe时钟发生器Si52131，体积小，功耗低，可应用于路由器等领域

Silicon Labs是一家业界领先的高性能混合信号IC供应商，为业界提供易用的高度集成化产品方案。日前，Silicon Labs推出一款时钟发生器，可作为嵌入式应用的理想时钟解决方案。 Si52131-A11A是Silicon Labs公司推出的一款高性能PCIe时钟发生器，它可以从25MHz晶振或时钟输入中得到两个PCIe时钟和一个缓冲的25MHz参考时钟。

2019-01-04 - 新产品代理服务技术支持采购服务

【产品】业界最低功耗PCIe缓冲器Si5310x和Si5311x，简化数据中心时钟设计

移动互联网流量和云计算正在推动更快、更高性能的数据中心设备选择支持PCIe标准和主要x86规范的高精度计时解决方案。针对当今领先的x86主板和服务器系统，Silicon Labs推出新型的Si5310x/Si5311x/Si53019 PCIe缓冲器是业内最高能效的扇出缓冲器，有效扩展Silicon Labs不断壮大的PCIe计时产品线。

2016-06-28 - 新产品代理服务技术支持采购服务

AN781：适用于Si5211x、Si5213x、Si5214x、Si5216x、Si522xx、Si5310x、Si5311x和Si5315x PCIe时钟发生器和缓冲器系列的替代输出终端

描述- 本应用笔记介绍了如何将Silicon Labs PCIe时钟发生器或缓冲器设备的低功耗HCSL输出时钟转换为LVPECL、LVDS或CML格式的时钟。提供了将HCSL信号转换为LVPECL、LVDS和CML信号的详细方案，包括电阻选择和电路图。此外，还讨论了低功耗、推挽输出缓冲器的优势，如降低功耗、消除外部终止电阻和减少PCB总面积。

型号- SI5311X,SI5211X,SI5310X,SI5216X,SI5214X,SI5213X,SI522XX,ANDSI5315X

2017/09/26 - SILICON LABS - 技术文档 - Rev. 0.3 代理服务技术支持采购服务

Silicon Labs（芯科科技） SL28PCIe16数据手册

描述- 该资料介绍了Silicon Labs公司的EProClock® PCI Express Gen 2 & Gen 3时钟发生器（SL28PCIe16）。产品具有优化的100 MHz工作频率，适用于下一代PCI Express Gen 2 & Gen 3标准。它具备低功耗推挽式差分输出缓冲器、集成稳压器、集成电阻在差分时钟上、六个100-MHz差分源时钟、低抖动（<50ps）、25MHz晶振输入或时钟输入等特点。

型号- SL28PCIE16ALC,SL28PCIE16ALI,SL28PCIE16ALCT,SL28PCIE16,SL28PCIE16ALIT

2011年05月01日 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. AB 代理服务技术支持采购服务