幾十年來，廣播視頻設備串行數字接口 （SDI） 技術一直是連接廣播行業(yè)用專業(yè)設備的既定標準。

SDI 設備包括攝像機、錄像機、監(jiān)視器、混音器和 PC。1989 年，美國電影電視工程師協(xié)會 （Society of Motion Picture and Television Engineers， SMPTE） 推出最初的 SDI 技術規(guī)范，規(guī)定通過造價不高、終端為經濟耐用型 BNC 接頭的 75 歐姆同軸電纜傳輸數字視頻，傳輸速率為 3 Gbps。

該規(guī)范發(fā)布后經過多次修訂，最大數據速率已從 3 Gbps 先后提高到 6 Gbps、12 Gbps 及以上，以支持更高的視頻分辨率（高清、4K 和 8K）、更快的幀率以及多個數字音頻通道和音頻標準。SDI 仍在采用同軸電纜提供上述已大幅擴展的功能，不過現已增加了光纖傳輸，以便得到更廣泛的應用。

FPGA 非常適合 SDI 實現方案。英特爾針對英特爾 FPGA 和 SoC FPGA 開發(fā)了 SDI II 知識產權 （IP） 核，這種內核支持 HD-SDI 單速率模式、3G-SDI 單速率模式、三速率模式和多速率模式。三速率模式支持 SD-SDI、HD-SDI 和 3G-SDI 標準，多速率模式支持三速率模式下的所有 SDI 標準，并增加了 6G-SDI 和 12G-SDI 標準。大多數英特爾 FPGA 和 SoC FPGA，包括英特爾 Agilex、英特爾 Stratix 10、英特爾 Arria 10、英特爾 Cyclone 10、英特爾 Stratix V、英特爾 Cyclone V 和英特爾 Arria V 設備家族中的器件，在與 SDI II IP 核一起使用時，支持多種 SDI 變體和數據速率。

英特爾前不久發(fā)布了一條有關使用英特爾 Agilex I 系列 FPGA 和 SDI II IP 核實現 SDI 樣本的視頻。該樣本基于 SDI 重傳設計，無需使用外部壓控晶體振蕩器 （VCXO） 來實現同步鎖相，相反，它采用小數分頻模式，在 FPGA 的 F-Tile 上使用了英特爾 Agilex I 系列 FPGA 的內部發(fā)射器鎖相環(huán) （PLL） 完成同步鎖相。

每個英特爾 Agilex FPGA F-Tile 有 16 條傳輸通道，每條通道各有一個獨立的發(fā)射器鎖相環(huán)，可以用相同的 140 MHz參考時鐘頻率進行鐘控，這意味著該 FPGA 可以在單個 Tile（小芯片）中支持多達 16 條運行重傳設計的獨立通道。英特爾 Stratix 10 和英特爾 Arria 10 FPGA 也具備此項能力，但未集成那么多的發(fā)射器鎖相環(huán)，因此只能支持英特爾 Agilex FPGA 一半數量的獨立通道。

該樣本設計使用了英特爾 Agilex I 系列收發(fā)器 SoC 開發(fā)套件和 12G-SDI FMC 子卡。同軸 BNC 電纜將測試設置連接到測試示波器，測試示波器負責進行與 FPGA 的視頻收發(fā)。該樣本使用視頻測試圖案生成器的彩條信號標準，以 12G-SDI 數據速率傳輸。通過重傳設計產生的校準抖動為 0.16 UI，超過了 SMPTE 標準規(guī)定的 0.3 UI。

將樣本切換到 6G-SDI 產生的校準抖動僅為 0.05 UI，而切換到 3G-SDI 時，校準抖動為 0.08 UI。切換到 HD-SDI 和 SD-SDI 時，校準抖動分別為 0.03 UI 和 0.04 UI。這些校準抖動結果展現了 FPGA 內部發(fā)射器鎖相環(huán)的低抖動特性。樣本的多速率 SDI 設計可以對傳入的數字視頻進行重傳，同時將輸出數據速率從 SD-SDI 切換為 12G-SDI，所有這些都在 SMPTE 標準的校準抖動規(guī)定范圍內。