【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

2018-06-28 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。


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
    不错不错
  • wch7475 Lv8. 研究员 2019-01-10
    学习
  • 用户38544856 Lv8. 研究员 2018-12-30
    学习了
  • 用户76906928 Lv7. 资深专家 2018-12-20
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  • hilly Lv6. 高级专家 2018-12-10
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  • 用户76906928 Lv7. 资深专家 2018-12-09
    收藏待用
  • 潜行的牛 Lv4. 资深工程师 2018-12-07
    好东西
  • 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
    不错
  • 佳琦 Lv5. 技术专家 2018-11-19
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