【技术大神】高速SDRAM突发传输模式在LVDS视频电缆测试中的应用心得

时间： 2018-05-31 来源：世强

技术问答

LVDS是一种常用的视频信号接口。在液晶显示器中，LVDS接口电路包括两部分，即驱动板侧的LVDS发送器和液晶面板侧的LVDS接收器。LVDS发送器将驱动板主控芯片输出的TTL电平并行RGB数据信号和控制信号转换成低电压串行LVDS信号，然后通过驱动板与液晶面板之间的柔性电缆（排线）将信号传送到液晶面板侧的LVDS接收器，LVDS接收器再将串行信号转换为TTL电平的并行信号，送往液晶屏时序控制与行列驱动电路。在实际应用中，LVDS柔性电缆可能因为物理磨损、生产工艺或存放不当等因素，导致电缆阻抗变化，抗干扰性降低，以致传输高速视频信号时偶尔会出现个别像素点的误码情况，导致画面噪点，影响视频效果。本文介绍笔者设计的一款LVDS视频电缆测试仪器，能够稳定捕捉信号传输误码信号，有效测试出LVDS电缆传输性能。

图一：LVDS视频电缆测试仪组成原理

LVDS视频电缆测试仪主要包括：LVDS接收器、LVDS发送器、FPGA主控芯片、PCI-E接口、LCD显控接口、高速SDRAM存储器、供电系统和时钟、配置电路等。

其中，因为视频电缆测试仪对内存工作可靠性要求高，高速视频信号流的读写必须稳定可靠。系统采用世强代理的ALLIANCE公司 256Mbits高速SDRAM存储器芯片AS4C32M8SA作为视频信号缓冲，能够稳定捕捉信号传输误码信号，有效测试出LVDS电缆传输性能。下图所示为SDRAM存储器芯片AS4C32M8SA和FPGA接口电路图。

图二：SDRAM芯片AS4C32M8SA和FPGA接口电路图

AS4C32M8SA芯片为256Mb高速的CMOS同步动态随机存储器。AS4C32M8SA系列产品内部配置4个存储块，每个存储块为8M x 8 带有同步接口的DRAM。每个8M x 8存储块的内部由8192行，1024列组成，每个储存单元有8位。

AS4C32M8SA芯片拥有一个可编程的模式寄存器，系统可以选择最适合的模式来达到芯片的最佳性能。系列提供可编程读或写突发长度，其长度为1、2、4、8或者全页，带突发终止项。自动预控功能可以提供一个自定时的行预控，它是在突发序列结束时启动的。AS4C32M8SA芯片非常适合需要高内存带宽的视频数据缓存应用。

如图所示为AS4C32M8SA芯片内部组成原理示意图，包含四个存储块和模式控制寄存器。

图三：AS4C32M8SA芯片内部原理图

AS4C32M8SA芯片突发写时序示意图如下图所示（突发长度为4）。

图四：AS4C32M8SA芯片突发写时序示意图

LCD显示接口信号采用480×272有效区域面积，每个像素数据存储内容包含24位RGB信号DR[7:0]、DG[7:0]、DB[7:0]和水平同步信号Hsync、垂直同步信号Vsync、使能信号DE、像素时钟信号DCLK，共计28位信号。在SDRAM存储体系设计中，采用相邻四个地址存储一个像素的28位信号,占用4×8bit存储空间，这样，每帧画面需要占用480×272×4×8bit存储空间（约4Mbit）。

图五：LCD有效显示区域信号像素存储单元示意图

将源端视频信号和经过LVDS电缆传输后解码的末端信号都存储于该SDRAM中，这样，每存储一帧完整画面信号需要8Mbit空间，因此，设计选用256Mbit内存AS4C32M8SA可以连续存储32帧完整画面，完全满足对数据进行采集缓存和分析诊断的需求。

下图所示分别为视频信号经LVDS电缆传输解码后的LCD水平扫描像素信号时序图和垂直扫描像素信号时序图。

图六：LCD水平扫描像素信号时序

图七：LCD垂直扫描像素信号时序

SDRAM芯片AS4C32M8SA的工作时钟频率为143MHz，LCD的像素时钟频率为10MHz，彼此相差约14倍。因此，在每一个像素时钟周期内，采用长度为8的突发传输，完全可以将两个视频源的共8个字节视频数据写入SDRAM为像素分配的对应地址中。下图所示为单个像素周期内长度为8的突发传输存储时序仿真波形。

图八：单个像素周期内长度为8的突发传输存储时序

结论

在视频信号采集和存储中，通常采用高速CMOS SDRAM芯片作为视频缓冲。本文介绍一种LVDS视频电缆测试应用中，采用世强代理的Alliance公司 256Mbits存储器AS4C32M8SA作为视频源缓冲，采用SDRAM的突发传输模式存储两路视频源信号，显著提高了视频数据传输效率，减小了控制器压力。

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